Функции и дисфункция больших полушарий мозга. Островковая доля (островок) Островок головного мозга функции

Недавние открытия, касающиеся функции головного мозга, показывают нам, однако, что основные принципы его работы доступны не только пониманию, но и активному использованию.

В нашем распоряжении есть упрощенные рисунки мозга, сложные карты нейронных связей и изображения, полученные методами нейровизуализации. Для целей нашего исследования внимательного мозга нам нужно понимание основ нейроанатомии и знание расположения главных центров мозга. Мы начнем со схематичных изображений мозга на рис. 2.1 и 2.2.

Рис. 2.1. Изображение человеческого мозга (вид правого полушария со стороны срединного разреза). Показаны некоторые важнейшие области мозга, включая ствол мозга, лимбическую область (с миндалевидным телом, гиппокампом и передней поясной извилиной) и кору большого мозга (с префронтальной областью, включающей орбитофронтальную кору, которая вместе с передней поясной извилиной и другими медиальными и вентральными структурами является частью «срединной префронтальной коры»).

Рис. 2.2. Два полушария головного мозга. На рисунке также показано расположение областей срединной префронтальной коры, которая включает медиальную и вентральную области префронтальной коры, орбитофронтальную кору и кору передней поясной извилины в обоих полушариях. Мозолистое тело соединяет друг с другом оба полушария головного мозга

Есть еще один инструмент изучения мозга - кисть вашей руки. Если вы согнете большой палец и упретесь его кончиком в середину ладони и согнете над ним остальные пальцы, то получите довольно точную модель головного мозга человека. Запястье - спинной мозг, лицо представлено ногтями четырех пальцев, а верхушка кулака - это темя.

На нашей импровизированной модели ладонь - ствол мозга, лимбические области - большой палец (и справа и слева), а кора - согнутые пальцы. Давайте теперь вкратце рассмотрим эти области.

В стволе мозга находятся центры, отвечающие за некоторые жизненно важные функции. Они регулируют частоту сердечных сокращений и дыхания , чередование процессов сна и бодрствования , а также включение и выключение реакции борьбы или бегства . Ствол мозга хорошо развит уже при рождении - это самая древняя (в эволюционном плане) часть мозга, и ее часто называют «мозгом рептилий».

Лимбическая система

Лимбическая область у рептилий отсутствует. Она появляется только у млекопитающих. Лимбические зоны отвечают за привязанность (нашу связь с родителями или опекунами), память (особенно фактологическую и автобиографическую), оценку смыслов и создание аффекта , а также ощущение эмоций .

В лимбической системе расположен также главный регулятор гормональных функций - гипоталамус , оказывающий непосредственное влияние на физические параметры организма.

Эндокринная система вместе с влиянием головного мозга на иммунную систему и состояние физического здоровья организма посредством автономной (вегетативной) нервной системы с двумя ее отделами - тормозным (парасимпатическим) и возбуждающим (симпатическим) - представляет собой прямой механизм, с помощью которого тесно взаимодействуют мозг и тело.

Лимбическая система и ствол мозга - подкорковые образования - совместно влияют на наши мотивации и влечения и активируются в ответ на потребность в выживании, привязанности и смысле.

Кора головного мозга

Кора - наружная часть мозга, которая становится обширной у млекопитающих. Кора осуществляет более сложные процессы, такие как ощущение, восприятие, планирование и внимание .

Поскольку кора разделена на несколько долей с разными функциями, постольку существует несколько способов описания сложных процессов, связанных с этой областью, которая недостаточно развита при рождении и поэтому в своем формировании сильно подвержена влиянию переживаемого опыта (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Традиционное деление коры головного мозга на доли.

Кора головного мозга представляет собой шестислойное складчатое образование, состоящее из серого и белого веществ.

Слои состоят из вертикально ориентированных колонок, причем разные скопления колонок отвечают за определенные модальности активности, например реагируют на зрительные или слуховые стимулы. Эти вертикальные колонки связаны между собой горизонтальными вставочными нейронами, обеспечивающими взаимодействие колонок за счет интеграции импульсов от разных сенсорных каналов (например, слуховых и зрительных). Именно эти связи различных областей создают невероятную сложность способностей нашей венчающей мозг коры.

Вообще говоря, задняя часть коры , представленная в нашей «ручной» модели костяшками четвертых и пятых пальцев, отвечает за восприятие стимулов внешнего мира, за исключением обоняния и восприятия положения конечностей в пространстве. Эти задние области позволяют человеку формировать восприятие внешнего мира.

Передняя часть коры головного мозга отвечает за движения, внимание и мышление . Лобные доли эволюционно развились с возникновением приматов. Проведенные исследования показывают, что у млекопитающих строение лобной коры усложняется параллельно усложнению социальной жизни.

Зоны головного мозга

На нашей модели лобная область , представленная вторыми и концевыми фалангами, - это область, где первая зона отвечает за двигательную активность, следующая кпереди зона осуществляет планирование движений - это премоторная область (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Традиционное деление коры мозга на специфические зоны.

Премоторная область стала первой, где были открыты зеркальные нейроны, которые позволяют нам распознавать намерения и эмоции других людей и воспроизводить их у себя в рамках более широкого «резонансного контура» (приложение, раздел «Резонансные контуры и зеркальные нейроны»). В дальнейшем мы исследуем возможность того, что этот резонансный контур социального мозга играет важную роль в развитии внимательного осознавания.

Кпереди от моторной и премоторной областей находится префронтальная кора . Эта префронтальная область наиболее развита у людей и опосредует множество функций, которые мы считаем уникальными для нашего биологического вида.

Области префронтальной коры

Префронтальные области можно разделить на участки, исполняющие разные функции (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Области префронтальной коры.

Пока для наших целей мы просто разделим эти области на две части: латеральную и срединную. Области префронтальной коры в принципе работают совместно, и поэтому будет полезно рассмотреть их функции как единую систему.

Латеральная часть префронтальной области, дорсолатеральная префронтальная кора очень важна для кратковременной рабочей памяти , этой грифельной доски сознания, на которой мы можем в каждый данный момент поместить какую-либо картину. Эта латеральная область выполняет важные организующие (или управляющие) функции, позволяющие управлять поведением и направлять внимание на интересующий нас в данный момент объект .

Срединная область, соответствующая области от двух средних ногтевых пластин до средних фаланг, включает в себя несколько взаимосвязанных участков, которые отвечают за девять функций срединной префронтальной области .

Это орбитофронтальная кора, кора передней поясной извилины и вентролатеральная и медиальная префронтальная кора.

Медиальная орбитопрефронтальная кора

На рис. 2.5 орбитопрефронтальная кора и медиальная префронтальная кора объединены и обозначены как медиальная орбитопрефронтальная кора . На рис. 2.6 подчеркнута их близость к передним отделам поясной коры.

Рис. 2.6. Структуры социального мозга. Представленные на рисунке структуры скрыты под поверхностью мозга (Cozolino, 2006; воспроизведено с разрешения)

Эти расположенные вблизи средней линии вентральные и медиальные структуры получают входы непосредственно от всего мозга и проприоцептивных путей, в частности от островковой коры.

Островок - это проводящий путь, по которому информация поступает во внешний слой коры и исходит из нее, соединяя внутренние лимбические области (миндалевидное тело, гиппокамп, гипоталамус) и представительства участков тела (через ствол и спинной мозг).

Срединная префронтальная область использует полученные из островка данные об эмоциях и состоянии соматических органов, а затем создает представления о душевном состоянии других людей. Срединная префронтальная область играет важнейшую роль в социальной активности и в самонаблюдении. Эта область является узловым центром системы головного мозга, связанной с социальным взаимодействием (см. Функции срединной префронтальной коры ).

Обратите внимание, как срединная префронтальная область связывает тело, ствол мозга, лимбическую систему, корковые и социальные процессы в одно функциональное целое. Если вы поднимете пальцы и снова их опустите, то заметите, что на самом деле средняя префронтальная область (представленная кончиками двух средних пальцев) анатомически соприкасается со всеми структурами мозга, и в этом заключается природа нейрональной интеграции: разбросанные по всему телу синапсы помогают нам не только интегрировать деятельность организма, но и объединяться друг с другом.

Межличностная нейробиология, рассматривающая то, каким образом наша общественная жизнь помогает повышать ощущение благополучия, утверждает, что нейронная интеграция представляет собой следствие сонастроенных отношений.

Нейронная интеграция , координация и согласованность, заставляющие различные области мозга работать как единое функциональное целое, возникают, по всей видимости, в результате сонастройки на безопасные формы привязанности. Тем самым мы утверждаем, что, по-видимому, собранные данные указывают на то, что внимательное осознавание тоже способствует подобной нейронной интеграции, но в рамках внутриличностной сонастройки.

Осознавание переживаемого из мгновения в мгновение создает возможность для непосредственного восприятия и принятия своего ментального опыта. Подобное осознавание позволяет активировать и развивать различные участки мозга, включая важные лобные отделы коры и подкорковые лимбические структуры, а также ствол мозга, формируя интегрированное и согласованное состояние.

Нейронная интеграция , осуществляемая отчасти этими лобными областями, играет, вероятно, важную роль в процессах саморегуляции психической и телесной жизни.

Нам надо всегда помнить об этих передних отделах мозга, исследуя интегративные пути, имеющие первостепенное значение в достижении душевного и соматического благополучия.

Дэниел Сигел. Внимательный мозг .

Последние нейровизуализационные исследования островковой доли привели к возрождению интереса к роли этой области в условиях нормы и в развитии патологии. В этой статье авторы приводят краткую информацию об анатомических и гистологических особенностях островковой доли человеческого мозга. Далее описываются физиологические функции островка и подчеркивается его участие в патогенезе психиатрических и неврологических расстройств, которое долгое время недооценивалось. В заключение авторы предлагают различные методики, которые позволят лучше изучить роль островковой доли в рамках как фундаментальной, так и клинической нейробиологии.

Глоссарий:

Агранулярная область (коры): зона неокортекса с относительно неразличимыми слоями II и III и отсутствием слоя IV.

Центральная исполнительная сеть: система нейронов головного мозга, включающая дорсолатеральную префронтальную кору и заднюю теменную кору, которые отвечают за когнитивные функции высокого порядка, такие как внимание и рабочая память.

Когнитивные ресурсы: набор психических способностей и ресурсов, относящихся к познавательной деятельности (внимание, память, рабочая память, мышление и т.д.).

Сеть пассивной работы мозга: система нейронов, включающая вентромедиальную префронтальную кору и заднюю поясную кору, отвечающих за такие процессы самовосприятия, как обработка автобиографической памяти и самонаблюдение.

Анализ причинности Грейнджера: подход для изучения причинных взаимодействий между активностью нейронов в последовательных сериях сканирования фМРТ. В основе анализа причинности лежит свойство причин предшествовать следствиям. Тонкий статистическо-прогностический анализ позволяет ответ на вопрос о причинно-следственной связи между активацией разных областей.
Гранулярная область (коры): регион неокортекса с шестью слоями, включающими хорошо выраженный слой IV, который содержит много звездчатых гранулярных нейронов, получающих таламокортикальные афференты.
Валентности (значения стимулов): положительные (привлекающие) или отрицательные (отталкивающие) ценности стимулов, лежащие в основе определенного поведения. Например, ожидание удовольствия от таких конкретных типов поведения, таких как потребление пищи или утоление жажды будет иметь положительное значение стимула.

Интероцепция: ощущение и интеграция автономных, гормональных, висцеральных и иммунологических сигналов, связанных с поддержанием гомеостаза, которые совместно дают информацию о физиологическом состоянии организма. Прогрессия нейрональной обработки от задней дольки островка к передней представляется следующим образом: задняя долька островка отвечает за первичные (объективные) проекции интероцептивных сигналов, в то время как передняя осуществляет их вторичную репрезентацию и интеграцию с эмоциональными, когнитивными и мотивационными сигналами.

Нейрональная проекция состояния организма: процесс топографического отображения состояния организма в ЦНС, особенно в верхней части ствола мозга и коре больших полушарий, включая островковую долю. Например, реакции организма, вызванные тепловыми и висцеральными стимулами, отображаются в областях островка. Изменения в этих областях постоянно отслеживаются и регулируются с целью поддержания физиологических параметров организма в рамках оптимальных значений.

Сеть приоритетных стимулов: система нейронов головного мозга, включающая переднюю дольку островка и переднюю поясную кору, отвечающая за выявление значимых стимулов и координацию когнитивных ресурсов, таких как внимание и рабочая память, между центральной исполнительной сетью и сетью пассивного режима работы мозга.

Я: осознанное восприятие собственного существования. Субъективные ощущения, наложенные на постоянно обновляющуюся информацию об объективном состоянии организма, позволяют осознавать свое физическое “Я”.

Субъективные ощущения: осознанные ощущения состояний тела, вызываемые внутренними сигналами (например, жажда, одышка, недостаток кислорода, прикосновение, зуд, стимуляция полового члена, сексуальное возбуждение, прохлада, тепло, физическая нагрузка, сердцебиение, дегустация вина, растяжение мочевого пузыря, желудка и т.д.)

Тренды

Благодаря последним исследованиям по визуализации мозга островок снова стал рассматриваться как важный участок мозга не только в физиологическом, но и патологическом контексте клинических исследований. Передняя долька островка играет ключевую роль в поддержании состояний субъективных ощущений. Он также может регулировать вовлечение ощущений в когнитивные и мотивационные процессы.

Очень важно смотреть на психические состояния через призму функций островка.
Чтобы преодолеть ограничения, связанные с визуализацией мозга у человека, необходимо провести большую работу по статистической обработке данных визуализации мозга человека.

С учетом последних технологических достижений в доклинических исследований на грызунах, разумно ожидать углубления понимания причинной роли островка в высшей нервной деятельности. Такое понимание состоит из информации различного уровня: от генов, молекул, клеток и нейронных сетей до физиологии и поведения.

Введение: время уделить внимание островковой доле

Впервые островковая доля человеческого мозга была описана как «островок» коры Иоганном Христианом Рейлем в 1796 году (insula с латинского - остров). С тех пор островок был на долгое время позабыт. Интерес к нему вернулся в 1994 году, когда Антонио Дамасио сформулировал “гипотезу соматического маркера”, которая гласит, что рациональное мышление неотделимо от чувств и эмоций, являющихся отражением состояния организма . Недавние исследования по нейровизуализации человеческого мозга указали на значение островковой доли во многих заболеваниях этого органа . Цель данной статьи - пролить свет на роль островковой доли, и особенно связь нарушений работы островка с психиатрическими и неврологическими расстройствами. Для достижения этой цели авторы кратко описывают анатомические и гистологические особенности островковой доли человека. Затем внимание акцентируется на физиологических функциях островка и его роли в патологиях. В конце предлагаются многообещающие стратегии, с помощью которых удастся лучше выяснить роль островка в норме и патологии функционирования мозга.

Анатомия и гистология островковой доли у человека

Островковая кора расположена у человека билатерально - в глубине латеральной (Сильвиевой) борозды, отделяющей височную долю от теменной и лобной долей, на дне латеральной ямки большого мозга (Рис. 1) . Упрощенно островковую кору можно разделить на переднюю и заднюю дольки, при этом каждый отдел имеет свои цитоархитектонические особенности, свою конфигурацию связей и, следовательно, выполняет разные функции . Задние, гранулярные (см. глоссарий) регионы островка, в дополнение к афферентации от ассоциативных зон лобных, затылочных и височных долей, получают восходящие сенсорные сигналы от спинного мозга и ствола мозга через таламус. Таким образом, в этих регионах интегрируются соматосенсорные, вестибулярные и моторные сигналы. Передние (агранулярные) регионы имеют реципрокные связи с такими лимбическими структурами, как кора передней поясной извилины, вентромедиальная префронтальная кора, миндалины и вентральная часть стриатума. Передняя долька островка принимает участие в интеграции информации, поступающей от висцеральных и других автономных систем, в эмоциональные, когнитивные и мотивационные компоненты высшей нервной деятельности.

Источник: Cell

Рисунок 1. Анатомия островковой доли человека.

Островковая кора расположена билатерально в глубине сильвиевой борозды, отделяющей височную долю от лобной и теменной. Островковая доля прикрыта частями лобной, теменной и височной долей, которые вместе образуют покрышку (operculum, оперкулум). По периметру островок ограничен круговой бороздой островка; глубокая центральная борозда островка разделяет островок на переднюю и заднюю части. В передней дольке островка имеется три коротких извилины, а в задней - две длинных. С учетом цитоархитектоники островок можно четко разделить на передний агранулярный и задний гранулярный отделы с наличием переходной дисгранулярной области между ними.

Передняя область островка относится к наиболее дифференцированным регионам неокортекса человека относительно других приматов . Функционально и анатомически эта зона тесно связана с передней частью поясной извилины и, потому переднюю часть островка можно условно считать “чувствительной областью лимбической системы”, связанной с передней поясной извилиной - “двигательной областью лимбической системы” . Интересно, что передняя часть островка значительно походит на переднюю поясную кору особым строением 5 слоя пирамидных нейронов, а именно высокой плотностью веретенообразных нейронов, называемых нейронами фон Экономо . Хотя функция нейронов фон Экономо в этой области пока точно не установлена, имеются веские доказательства того, что эти нейроны с аксонами большого диаметра участвуют в усилении быстрой, долговременной интеграции информации .

Физиологические функции островковой доли человека

Бесчисленное количество сенсорных функций островковой коры объединяются понятием “интероцепция” . Интероцепция - это нейрональное представление (проекция) параметров организма, важных для поддержания гомеостаза. Считается, что интероцепция постепенно усложняется по мере движения сигналов в каудо-ростральном направлении : сначала первичные (объективные) сигналы поступают в заднюю дольку островка, где происходит обработка сенсорных стимулов низкого порядка. Затем эта информация передается в переднюю область островка, где эти, уже вторичные, сигналы интегрируются с эмоциональными, когнитивными и мотивационными сигналами, собранными от других корковых и подкорковых областей, таких как миндалина, передняя часть поясной извилины, дорсолатеральная префронтальная кора и вентральная часть стриатума (Рис. 2).

Передняя часть островка играет ключевую роль в поддержании субъективных ощущений . Хорошо известно, что первичные сигналы от рецепторов различных органов чувств проецируются на специфичные участки первичной сенсорной коры, как, например, в первичной зрительной коре . Точно так же и задняя область островка является первичной сенсорной корой для первичных интероцептивных сигналов, и для каждого из таких сигналов в пределах задней области островка есть свой специфический участок . Важно, что такое каудо-ростральное переключение сигналов позволяет осознанно воспринимать интероцептивные сигналы (Благодаря тому, что объективные сигналы от интероцепторов интегрируются с информацией о субъективных параметрах психики. - прим. ред. ) , поэтому передняя часть островка является нейрональной проекцией субъективных ощущений . Возникающие в островке субъективные ощущения могут также быть восприятием своего “я”: ряд исследователей предполагают, что интероцептивное представительство в передней части островка обеспечивает нашу осведомленность о параметрах тела как чувствующих (разумных) существ, что в итоге может являться основой самоосознания .

Источник: Cell

Рисунок 2. Интероцептивная информация и ее интеграция с эмоциональными, когнитивными и мотивационными сигналами из множества корковых и подкорковых областей.

Интероцептивная информация о постоянно изменяющихся параметрах организма прибывает в задний островок через восходящие афференты от специфических проводящих путей спинного мозга и ствола мозга и переключения в таламусе. Эта информация проецируется в ростральном направлении: на переднюю дольку островка, - где она интегрируется с эмоциональными, мотивационными и когнитивными сигналами, поступающими от корковых и подкорковых отделов мозга. Таким образом, передняя долька дает начало уникальным субъективным ощущениям. Кроме того, ввиду своего расположения на пересечении множества интракортикальных путей, связанных с когнитивными и мотивационными процессами высокого порядка, передняя долька островок регулирует вовлечение субъективных ощущений в когнитивные и мотивационные процессы.

Было показано, что островок играет важную роль в формировании сознания . Имеется ряд свидетельств, указывающих, что ощущения, возникающие при участии островка, влияют на сознание : они определяют относительную значимость (салиентность ) компетентных стимулов, в результате чего для этих стимулов задается приоритет выделения когнитивных ресурсов. Мы обращаем внимание и запоминаем яркие события, связанные с чувствами радости и печали, удовольствия и боли . Ощущения также влияют на процессы формирования умозаключений и закрепления убеждений . В целом, передняя область островка выделяет значимую информацию, опираясь на субъективные ощущения, и потому помогает когнитивным процессам выбрать информацию для дальнейшей обработки .

Островок также играет важную роль в формировании мотивации, особенно в эксплицитной мотивации . Эксплицитная мотивация представляет из себя сознательное, субъективное желание изменения поведения, в то время как имплицитная мотивация подразумевает неосознанное переключение поведения. Исследования сходятся в выводах, что островок определяет валентность стимулов на основе субъективных ощущений, вызываемыми этими стимулами . Поощряющие стимулы вызывают чувство удовольствия, что. в свою очередь, приводит к возникновению стремления к соответствующим действиям, в то время как отталкивающие стимулы вызывают боль, что создает чувство отвращения и задает избегающее поведение. В этом контексте ощущения, возникающие в островке, опосредуют поведение человека .

Необходимость динамического взаимодействия ощущений с поведением и мотивацией объясняет уникальное анатомическое положение переднего островка. Передняя долька островка играет ключевую роль в формировании субъективных ощущений. Кроме того, она связана с дорсолатеральной и вентромедиальной областями префронтальной коры. Недавние исследования показали, что значимая информация от переднего островка собирается в дорсолатеральной префронтальной коре, в результате чего осуществляется контроль внимания и рабочей памяти , в то время как вентромедиальная префронтальная кора на основе субъективных ощущений получает из переднего островка информацию о результатах предыдущего опыта поведения с учетом текущей ситуации, а затем устанавливает цели для принятия решений о дальнейших действиях .

Все эти функции, выполняемые передним островком, весьма похожи на те, что выполняются миндалиной. Миндалина сама по себе играет ключевую роль в процессе обработки эмоций, однако функционал островка и амигдалы все-таки несколько различается: работа миндалины связана с автоматическими (имплицитными) ответными реакциями, в то время как передняя долька островка отвечает за субъективный (эксплицитный) опыт (т.е. субъективные ощущения) . Поэтому миндалина относится к системе импульсивных ответов, а передний островок - к аналитической . Таким образом, кроме выполнения функций центра интероцепции, передняя долька островка также является “коммутатором” в регуляции когнитивных процессов и мотивации.

Патогенетическая роль островка в психиатрических расстройствах и неврологических заболеваниях

Формируя поведение человека, ощущения динамически взаимодействуют с сознанием и мотивацией; дисфункция этих взаимодействий лежит в основе многих психических расстройств. Действительно, недавние обширные мета-анализы исследований по структурной и функциональной визуализации ЦНС подтвердили, что островок является тем самым “общим ядром”, которое поражается при многих нарушениях психики . В ходе геномных исследований ученые узнали о высокой полигенности психических расстройств . Более того, эти исследования продемонстрировали и плейотропность генетических факторов риска, что несколько пошатнуло позиции существующих диагностических классификаций с точки зрения их биологической корректности. Хотя традиционный подход к классификации все еще применим в клинической практике, где высоко ценятся быстрота и надежность, в области нейробиологии обретает все большую важность понимание расстройств психики в контексте функций, связанных с соответствующими нейронными сетями головного мозга . Как было сказано выше, островок играет роль в обработке субъективных ощущений и эмоций. Кроме того, он обеспечивает целостность когнитивных и мотивационных процессов, связывая между собой ответственные за их формирование области префронтальной коры: соответственно, дорсолатеральную и вентромедиальную. Поэтому нарушение работы островка отражается не только в аспекте эмоций, но также оказывает влияние на когнитивные и мотивационные процессы при широком спектре психиатрических расстройств. При некоторых психиатрических расстройствах дисфункция островка приводит к искажению субъективных ощущений.

Структурные исследования (нейровизуализация при помощи воксельной морфометрии) показали значительное снижение объема серого вещества островковой доли у пациентов с большим депрессивным расстройством . В исследованиях с визуализацией при помощи фМРТ (функциональной магнитно-резонансной томографии) было установлено, что активность островка существенно повышается при обработке эмоций , в то время как при большом депрессивном расстройстве активность островка при парадигме состояния покоя (Отсутствии задания. - прим. перев. ) снижается . Структурные и функциональные отклонения островка, включая изменение путей развития и уменьшение объема серого вещества, наблюдаются и у пациентов с биполярным расстройством. . В то же время, каких-либо специфических изменений на фМРТ при биполярном расстройстве не выявлено . Помимо аффективных расстройств, неадекватная обработка островком субъективных ощущений может лежать в основе развития многих других психиатрических расстройств, сопровождающихся нарушениями в эмоциональной сфере. Например, структурный и функциональный дефицит островковой доли связан с тревожными расстройствами , нарушениями эмоциональной обработки при шизофрении , отклонениями обработки таких социальных эмоций, как эмпатия к боли, при психопатиях и с искаженным восприятием собственного тела при нервной анорексии . Патологические изменения островка также вовлечены в неврологические заболевания: при болезни Гентингтона и рассеянном склерозе происходят нарушения обработки мимики , при болезни Альцгеймера утрачивается чувство собственного Я . Дисфункция островка также лежит в основе когнитивных нарушений при широком спектре психических расстройств.

Функциональная визуализация с использованием анализа причинности Грейнджера показала снижение силы причинных влияний сети приоритетных стимулов островка на центральную исполнительную сеть и сеть пассивного режима работы мозга у пациентов с шизофренией . Островок опосредует динамическое переключение между центральной исполнительной сетью и сетью пассивного режима работы, при возникновении приоритетного стимула облегчая доступ к когнитивным ресурсам, таким как внимание и рабочая память . Таким образом, изменение силы связей в этих сетях лежит в основе когнитивного нарушения, возникающего при некоторых формах шизофрении . Гипофункция островковой сети также обнаружена у пациентов с расстройствами аутистического спектра , что может укладываться в концепцию общности генетических и биологических факторов риска расстройств аутистического спектра и некоторых форм шизофрении . Патология островка также вносит вклад в закрепление ложных убеждений при возникновении бредовых идей .

Дисфункция островка лежит в основе дефицита мотивации, например, при наркотической зависимости. Ряд мета-анализов исследований по функциональной визуализации показали, что сигналы, связанные с наркотиком, вызывают всплеск активности в островке у зависимых индивидов . Опираясь на физиологическую роль островка в мотивации, о которой говорилось выше, весьма вероятно, что ощущения удовольствия, связанные с наркотиком, могут влиять на мотивационную значимость стимулов, связанных с наркотиком, что в свою очередь, будет влиять на принятие решений. Дефицит мотивации у пациентов с ангедонией также может быть связан с дисфункцией островковой доли. Новые данные говорят о том, что наблюдающийся у пациентов с ангедонией дефицит решительности, может быть связан со структурными и функциональными изменениями островка . На молекулярном уровне была обнаружена корреляция между силой дофаминергического ответа в островке (билатерально) и готовностью тратить силы на получение вознаграждения .

На пути к лучшему пониманию физиологической и патологической роли островка

Исследования по визуализации головного мозга у людей дали представление о физиологических функциях островковой доли и ее роли в развитии патологии. Однако гораздо труднее сделать вывод о причинно-следственных связях между различными явлениями с помощью одной только нейровизуализации. Данные, получаемые при визуализации мозга человека, ограничены как в пространственном, так и во временном разрешениях. Кроме того, физиологические основы функциональной нейровизуализации (например, BOLD-сигнал - изменение уровня МР-сигнала при локальном изменении степени оксигенации крови), изучены лишь частично. Чтобы преодолеть эти ограничения, требуется приложить значительные усилия по статистической обработке нейровизуализационных данных. Например, анализ причинности по Грейнджеру может оказаться полезным для изучения причинно-следственных связей, которые существуют в нервных сетях . Кроме того, последние достижения в технологиях неинвазивной стимуляции мозга, такие, как транскраниальная магнитная стимуляция, могут помочь ученым изучить новые свойства и связи островка, не нарушая этические нормы проведения исследований .

Исследования на животных предоставляют прекрасную возможность изучить причинные роли островка путем экстраполяции наблюдений, полученных при исследованиях людей. Кроме того, эксперименты на животных полезны для преодоления пространственных и временных ограничений относительно исследований по визуализации мозга, проводимых на людях. Знание сравнительной функциональной анатомии важно для правильной адаптации наблюдений животных на людей. Учитывая сходную цитоархитектонику и совокупность связей, можно говорить о некоторой степени гомологичности островков человека и грызунов . Эксперименты на животных позволяют нам выявлять причинные связи благодаря возможности проводить прямые инвазивные вмешательства на мозге, не нарушая основные этические нормы, характерные для исследований человека.

Последние технологические достижения доклинических исследований на мышах позволили нейробиологам формировать сложную картину архитектуры нейронных сетей и их активности в различных поведенческих ситуациях. Прежде всего, благодаря технологиям генетической модификации, таким как специфичное мечение клеток нейронных сетей при помощи Cre-рекомбинации , стала возможной высокоточная анатомическая и генетическая идентификация звеньев и связей нейронных сетей. Затем анатомические и генетические “координаты” элементов и связей нейронных сетей могут быть сопоставлены с данными их активности и/или изменением их активности в определенных ситуациях. Это позволит составить полную картину функций нейронных сетей относительно поведения. На сегодняшний день доступны такие инструменты по определению представительства функций в головном мозге, как визуализация активности нейронов in vivo у мышей в условиях свободного поведения при помощи миниатюрных микроскопов для регистрации активности , и опто-/хемогенетические подходы для управления активностью нейронов (Рис. 3, главный рисунок). Клинически определяемые молекулярные маркеры биологических сетей, поражаемых заболеваниями, могут быть обнаружены с использованием современных методик, таких как секвенирование нового поколения и анализ одиночных клеток . Затем патофизиологические роли этих маркеров в возникновении психических расстройств могут быть изучены на нескольких уровнях: клеточном, на уровне нейронных сетей, физиологическом и поведенческом, - при помощи релевантных животных моделей, таких как трансгенные и нокаут/нокин мутантные мыши. Суммируя вышесказанное, авторы возлагают большие надежды на применение трансляционных и обратно-трансляционных подходов для правильной интерпретации данных клинических и доклинических исследований и достижения полного понимания структуры и функций островковой доли (см. Нерешенные Вопросы).

Головной мозг разделен продольной межполушарной бороздой на 2 полушария, в каждом из которых различают 5 отдельных долей. Лобные, височные, теменные и затылочные доли формируют поверхность мозга; островок скрыт под височной долей. Хотя специфические функции связаны с деятельностью отдельных долей, большинство функций мозга требуют координации активности многих зон обоих полушарий. Например, хотя в коре затылочной доли и находится корковый центр обработки зрительных сигналов, функционально части теменных, височных и лобных долей с обеих сторон также участвуют в обработке сложных зрительные раздражителей.

С точки зрения выполнения специфической деятельности функции полушарий мозга достаточно четко латерализованы. Зрительные, осязательные и моторные сигналы от левой стороны тела направляются преимущественно в правое полушарие, и наоборот. В выполнении некоторых сложных функций участвуют оба полушария, но преимущественное управление осуществляется одним полушарием. Например, левое полушарие доминантно по речи, а правое - по пространственной ориентировке.

В коре больших полушарий представлены первичные сенсорные и моторные зоны, а также множественные ассоциативные зоны. Первичные сенсорные зоны получают соматосенсорную, слуховую, зрительную, обонятельную и вкусовую информацию от периферических рецепторов. Сенсорные сигналы обрабатываются в ассоциативных зонах, связанных с одним или более органами чувств. Первичная моторная область коры головного мозга обеспечивает произвольные движения тела; ассоциативные моторные зоны участвуют в планировании и выполнении сложной двигательной активности.

Гетеромодальные ассоциативные области в лобных, височных и теменных долях осуществляют интеграцию сенсорных сигналов, моторной обратной связи и другой информации с инстинктивными моделями и приобретенными навыками. Эта интеграция способствует обучению и формирует мысли, эмоции и поведение.

Лобные доли. Лобные доли мозга обеспечивают саморегуляцию психической деятельности в таких составляющих, как целеполагание в связи с мотивами и намерениями, формирование программы реализации цели и контроль за ее выполнением. Роль лобных долей в организации движений и действий, выработке навыков обусловлена прямыми связями передних отделов с двигательной корой - моторными и премоторными зонами. В лобных долях присутствуют, по крайней мере, 4 функционально различных отдела: первичный двигательный отдел коры в прецентральной извилине, медиальный, передний и латеральный.

Медиальный отдел отвечает за функции активации, тонуса и мотивации. Передний отдел контролирует социальное поведение, нижнелатеральный - речевую продукцию; дорсолатеральный отдел управляет оперативной памятью.

При обширном поражении медиальных отделов лобных долей с вовлечением переднего полюса лобной доли у больных отмечают черты безволия в поведении. Больные с поражением передних отделов лобных долей могут в равной степени стать как эмоционально лабильными, так и безразличными к внешним стимулам и последствиям своих действий. Они могут быть поочередно эйфоричными, остроумными, вульгарными и безразличными, пренебрегая общепринятыми нормами поведения. Острая двусторонняя травма префронтальных отделов клинически проявляется неконтролируемой многоречивостью, беспокойным поведением, социальной навязчивостью. С возрастом, особенно при развитии , лобные доли дегенерируют, что приводит к растормаживанию и патологическому поведению.

Поражение нижнелатеральной лобной коры является причиной развития экспрессивной афазии - ухудшения произношения слов. Поражения дорсолатеральной лобной коры могут ухудшить способность сохранять информацию и обрабатывать ее в режиме реального времени.

Определенные зоны коры управляют специфическими моторными и сенсорными функциями на противоположной стороне тела. Площадь поверхности коры, контролирующей определенные части тела, варьирует; например, область коры, управляющей кистью, больше области, управляющей плечом. Карту этих областей называют гомункулом.

Премоторная и моторная зоны лобной коры в каждом из полушарий регулируют движения противоположной стороны тела. Поскольку 90 % моторных волокон из каждого полушария пересекают среднюю линию в стволе мозга, повреждение двигательной области коры головного мозга одного полушария вызывает слабость или паралич на противоположной стороне тела.

Теменные доли. Область, расположенная позади роландовой борозды теменных долей, интегрирует проприоцептивные сигналы, соматосенсорную информацию, участвует в процессах распознавания и извлечения из памяти сведений о форме предметов, их текстуре и весе. В первичной соматосенсорной коре, расположенной в передних теменных долях, всеми соматосенсорными функциями на одной стороне тела управляет контрлатеральная сторона. Большая часть заднебоковых отделов теменных долей отвечает за формирование визуально-пространственных соотношений, интегрируя эти восприятия с другими ощущениями, что дает понимание траекторий перемещения объектов. Эти отделы также определяют проприоцепцию. Область коры в среднетеменной доле в доминантном полушарии, именуемая зоной Герстманна, отвечает за счет, письмо, различение правой и левой сторон, узнавание пальцев. Близко расположенная угловая мозговая извилина отвечает за узнавание слова, а ее поражение вызывает «словесную слепоту», т.е. неспособность читать. Субдоминантная теменная доля отвечает за восприятие пространства с контрлатеральной стороны, взаимоотношения различных частей организма друг с другом, взаимосвязи объектов в пространстве, что важно, например, для рисования.

Поражение переднего отдела теменной доли ассоциируются с развитием тактильной агнозии. Симптомами поражения латеральных отделов являются акалькулия, аграфия, способность отличать правую и левую стороны, а также пальцевая агнозия - способность узнавать пальцы. Симптомы острого поражения субдоминантной теменной доли включают: игнорирование пространства с противоположной стороны, что вызывает нарушение ориентировки в собственном теле, конструктивную апраксию, неосознавание паралича. При меньших объемах поражения развивается апраксия одевания или утрата других привычных навыков.

Височные доли. Структуры височной доли важны для слуха, восприятия речи, вербальной и зрительной памяти, эмоций. Больные с поражениями правой височной доли обычно теряют остроту восприятия невербальных слуховых раздражителей. При повреждении левой височной доли возникают расстройства гнозиса, памяти и понимания и построения речи. У больных с эпилептогенными очагами в медиальной лимбической области височной доли, отвечающей за формирование эмоций, развиваются сложные парциальные припадки с неконтролируемыми ощущениями и преходящими расстройствами вегетативных, когнитивных и аффективных функций. В межприступном периоде у больных с височной могут возникать личностные изменения в виде нарушения чувства юмора, склонности к философствованию и мистике, навязчивости; у мужчин отмечается ослабление сексуальности.

Затылочная доля. В затылочной доле находится первичная зрительная кора и ассоциативные зрительные структуры. При повреждении первичной зрительной коры головного мозга развивается центральная слепота в сочетании с одновременной анозогнозией слепоты, называемая синдромом Антона; отрицание полной потери зрения, видимо, обусловлено возникновением конфабуляторных зрительных образов, которые расцениваются больными как реальные зрительные впечатления. Эпилептогенная активность в затылочной доле может вызвать зрительные галлюцинации, часто состоящие из цветных линий или петель, распространяющихся на контрлатеральную зрительную область.

Островковая доля. Островковая доля интегрирует сенсорные и вегетативные импульсы, поступающие от внутренних органов. Островковая доля задействована в определенных языковых функциях, что подтверждается развитием афазии у больных с поражениями островка. В островковой доле осуществляется обработка болевого и температурного восприятия и, возможно, восприятия вкуса.

Причины возникновения нарушения мозговых функций

Нарушения мозговых функций в диапазоне от минимальных до грубо выраженных могут носить очаговый либо диффузный характер. Очаговые и диффузные повреждения подкорковых структур нарушают их активирующее влияние на ЦНС, вызывая нарушения сознания и мышления.

В основе очаговых поражений лежат структурно-морфологические изменения или повреждения. Клинические проявления зависят от локализации поражения, размера и стадии развития патологического процесса. Медленно прогрессирующие патологические процессы менее 2 см в диаметре могут протекать бессимптомно. При большем объеме поражения, быстром развитии или вовлечении обоих полушарий возникновение симптомов более вероятно.

Общая дисфункция интегративной деятельности мозга, как правило, является результатом токсических и метаболических нарушений, реже - следствием диффузного воспалительного процесса, васкулопатии, обширного травматического поражения, множественных метастазов. Перечисленные патологические состояния приводят к значительному разнообразию нарушений функций мозга.

Очаговые поражения белого вещества могут нарушить связи между отделами мозга и вызвать синдром разобщения.

Восстановление после травмы головного мозга частично определяется степенью пластичности оставшейся интактной части, варьирующей в зависимости от возраста и состояния здоровья пострадавшего. Максимальная пластичность характерна для развивающегося мозга. Например, при значительном повреждении центра речи в доминантном полушарии в возрасте до 8 лет второе полушарие, как правило, практически полностью замещает утраченную функцию. Несмотря на сохранение достаточно высокой пластичности мозга и после первого десятилетия жизни, массивное повреждение в возрасте старше 10 лет скорее всего завершится формированием устойчивого дефицита функции. Макроскопическая реорганизация функций мозга после травм у взрослых наблюдается редко, хотя локальная пластичность сохраняется в большинстве областей мозга в течение всей жизни.

Основные синдромы дисфункции мозга. Специфические синдромы включают агнозию, амнезию, афазию и апраксию. Эти проявления отмечаются и при некоторых психических нарушениях. Окончательный диагноз определяется на основании клинического и нейропсихологического исследования. Выявление причины заболевания обычно требует проведения дополнительных лабораторных исследований, применения методов структурной или функциональной визуализации.

) часть полушария большого мозга, образующая дно латеральной борозды и отделенная циркулярной бороздой от лобной, теменной и височной долей.

Большой медицинский словарь . 2000 .

Смотреть что такое "островок головного мозга" в других словарях:

ОСТРОВОК - небольшой участок коры головного мозга, расположенный в глубине боковой борозды, прикрытый краями лобной, височной и теменной долей и отделенный от соседних областей круговой бороздой. Поверхность О. разделена собственной продольной центральной… …

ДОЛЯ БОЛЬШОГО МОЗГА - крупная структурная часть полушария головного мозга, отделенная от других долей бороздами; в каждом полушарии выделяют лобную, височную, теменную, затылочную доли мозговых полушарий и островок, имеющие различное функциональное значение … Психомоторика: cловарь-справочник

Пенис в состоянии эрекции. Эрекция (от лат. erectio) процесс, при котором происходит увеличение объёма полового члена и его отвердение в результате наполнения … Википедия

Головного мозга (insula, PNA, BNA, JNA; син.: доля центральная, Рейля островок) часть полушария большого мозга, образующая дно латеральной борозды и отделенная циркулярной бороздой от лобной, теменной и височной долей … Медицинская энциклопедия

Головной мозг - (encephalon) (рис. 258) располагается в полости мозгового черепа. Средний вес мозга взрослого человека составляет примерно 1350 г. Он имеет овоидную форму из за выступающих лобных и затылочных полюсов. На наружной выпуклой верхнелатеральной… … Атлас анатомии человека

Конечный мозг - (telencephalon), который также называется большим мозгом, состоит из двух полушарий и является наиболее крупным отделом головного мозга. Полушария соединяются друг с другом при помощи мозолистого тела (corpus callosum) (рис. 253, 256). Каждое… … Атлас анатомии человека

Нейроны коры больших полушарий головного мозга Кора больших полушарий головного мозга или кора головного мозга (лат. cortex cerebri) структура … Википедия

Мозжечок - (cerebellum) (рис. 253, 254, 255, 257) залегает под затылочными долями полушарий большого мозга, отделяясь от него горизонтальной щелью (fissura horizontalis) (рис. 261) и располагаясь в задней черепной ямке (fossa cranii posterior). Кпереди от… … Атлас анатомии человека

ГОЛОВНОЙ МОЗГ - ГОЛОВНОЙ МОЗГ. Содержание: Методы изучения головного мозга..... . . 485 Филогенетическое и онтогенетическое развитие головного мозга............. 489 Bee головного мозга..............502 Анатомия головного мозга Макроскопическое и… … Большая медицинская энциклопедия

Черепные нервы - Обонятельный нерв (n. olfactorius) (I пара) относится к нервам специальной чувствительности. Начинается от обонятельных рецепторов слизистой оболочки полости носа в верхней носовой раковине. Представляет собой 15 20 тонких нервных нитей,… … Атлас анатомии человека

Книги

Ближе к воде. Удивительные факты о том, как вода может изменить вашу жизнь , Николс Уоллес , О чем эта книга Это знаковая книга от известного морского биолога, защитника воды и общественного деятеля, в которой он рассказывает о влиянии воды на наше здоровьеи самочувствие. Почему нас… Категория:

Островок,

или так называемая закрытая долька, находится в глубине боковой борозды. От примыкающих соседних отделов островок отделен круговой бороздой. Поверхность островка разделена его продольной центральной бороздой на переднюю и заднюю части. В островке проецируется анализатор вкуса. www.tvsubtitles.ru

Лимбическая кора.

внутренней поверхности полушарий над мозолистым телом находится поясная извилина. Эта извилина перешейком позади мозолистого тела переходит в извилину около морского конька – парагиппокампову извилину. Поясная извилина вместе с парагиппокамповой извилиной составляют сводчатую извилину.

Внутренняя и нижняя поверхности полушарий объединяются в так называемую лимбическую (краевую) кору вместе с миндалевидным ядром из группы подкорковых ядер, обонятельным трактом и луковицей, участками лобных, височных и теменных долей коры больших полушарий, а также с подбугровой областью и ретикулярной формацией ствола. Лимбическая кора объединяется в единую функциональную систему – лимбико-ретикулярный комплекс. Основной функцией этих отделов мозга является не столько обеспечение связи с внешним миром, сколько регуляция тонуса коры, влечений и аффективной жизни. Они регулируют сложные, многоплановые функции внутренних органов и поведенческие реакции. Лимбико-ретикулярный комплекс – важнейшая интегративная система организма. Лимбическая система имеет также важное значение в формировании мотиваций. Мотивация (или внутреннее побуждение) включает в себя сложнейшие инстинктивные и эмоциональные реакции (пищевые, оборонительные, половые). Лимбическая система принимает участие также в регуляции сна и бодрствования.

Лимбическая кора выполняет также важную функцию обоняния. Обоняние – восприятие находящихся в воздухе химических веществ. Обонятельный мозг человека обеспечивает обоняние, а также организацию сложных форм эмоциональных и поведенческих реакций. Обонятельный мозг является частью лимбической системы.

Обонятельный мозг состоит из двух отделов – периферического и центрального. Периферический отдел представлен обонятельным нервом, обонятельными луковицами, первичными обонятельными центрами. Центральный отдел включает извилину морского коня – гиппокамп, зубчатую и сводчатую извилины.

Рецепторный аппарат обоняния расположен в слизистой оболочке носа. По системе нервных проводников информация с рецепторов передается в корковый отдел обонятельного анализатора.

Корковый отдел обонятельного анализатора находится в поясной извилине, извилине морского коня и в крючке морского коня, которые вместе составляют замкнутую кольцевидную область. Периферический отдел обонятельного анализатора связан с корковыми областями обоих полушарий.

Физиологический механизм восприятия запахов обонятельным анализатором окончательно не ясен. Существуют две основные гипотезы, с разных позиций объясняющие природу этого процесса. Согласно одной из гипотез, взаимодействие между молекулами пахучего вещества и хеморецепторами происходит по типу ключа и замка, т.е. типу молекулы соответствует специальный рецептор. Другая гипотеза базируется на предположении о том, что молекулы пахучего вещества имеют определенную волну колебания, на которую «настроены» обонятельные рецепторы. Молекулы, имеющие сходные колебания, должны иметь общую волну и соответственно давать близкие запахи.