Лімбічна система мозку: будова та функціональна роль

admin

Найвища нервова діяльність людини – складна поліфункціональна система. Окрему щабель у ній займає лімбічна система мозку. Вона включає безліч відділів середнього проміжного і кінцевого мозку. Її функції визначаються анатомічними структурами.

Вісцеральний мозок – це сукупність морфофункціональних структур головного мозку, що знаходяться на межі неокортексу (нової кори).

Лімбічна система має складну анатомічну будову.

Анатомія

Лімбічна система складається з наступних анатомічних структур:

Лімбічна система людини має замкнуту структуру, засновану на висхідних та низхідних шляхах. Особливості її будови полягають у стабільних нейронних зв'язках, які підтримують її функціонування, забезпечують тривалу підтримку нервового збудження у клітинах. Завдяки цьому підтримується замкнене коло функціонування її структур.

Визначення «лімбічна система» було вперше запропоновано П. МакЛіном у 1952 році і на той момент складалося з низки утворень головного мозку, що знаходяться «на краю». У міру розвитку медицини кількість анатомічних утворень, що входять до цієї системи, розширювалося. На даному етапі досліджень вона включає близько 12 структур мозку.

Функції

Лімбічна система відповідає за такі функції:

  1. Нюхальну.
  2. Комунікативну.
  3. Короткочасну та довгострокову пам'ять.
  4. Регулює сон.
  5. Регулює функціонування внутрішніх органів організму.
  6. Формує мотивацію та емоції.
  7. Бере участь у інтелектуальних процесах.
  8. Формує вегетативну та ендокринну діяльність організму.
  9. Почасти формує статевий та харчовий інстинкти.

Функції лімбічної системи не обмежуються такими.

Завдяки своїй анатомічній будові вона є основною структурою у координуванні життєво важливих функцій організму. Підсумовуючи сигнали від зовнішнього та внутрішнього середовища, вона аналізує їх та посилає команди, тим самим активуючи радий соматичних та вегетативних реакцій. Така будова допомагає регулювати пристосувальні реакції організму до зовнішніх подразників та підтримувати внутрішній баланс на оптимальному рівні. Саме тому її дисфункція така значуща для людини.

При подразненні деяких структур значно порушуються функції внутрішніх органів. Наприклад, при дії на мигдалики порушується серцева діяльність, з'являються парези кишечника або прискорюється перистальтика, змінюється процес секреції шлунка, в гормональній сфері також відзначаються збої, особливо схильний до них гіпофіз.

Крім цього лімбічна система відповідає за адекватне функціонування ланцюжка «неспання – сон». Також регулює обмінні процеси в організмі, впливає на водно-сольовий обмін, температурний баланс.

Головною соціальною значимістю вісцерального мозку системи є формування емоцій. В експериментах на тваринах було доведено, що при видаленні частини її структур, а саме мигдаликів, призводить до невпевненості, тривожності, зниження агресії. При проведенні електростимуляції мигдаликів у людей навпаки виникала дратівливість, агресія, страх, панічні напади.

При ураженнях лобової кори в людини виникає емоційна лабільність, особливо це проявляється в оцінці емоцій, вкладених у задоволення потреб. Всі ці дослідження доводять значну роль вісцерального мозку в емоційній, отже, і соціальній сферах.

Ще одна важлива особливість вісцерального мозку – участь у процесі навчання. Основну роль у цьому відіграють задні області лобової кори та гіпокамп. Їх значення у трансформації короткочасної пам'яті в довгострокову навряд можна переоцінити. Дисфункція цих структур призводить до неможливості засвоєння нових знань та відсутності формування довгострокової пам'яті.

Раніше вважалося, що завдяки своїй анатомічній будові вісцеральний мозок відповідає лише за обробку даних, які отримують від органів нюху. У наш час вчені довели, що це не так, і вона здатна аналізувати сигнали, отримані з різних джерел.

Лімбічна система відповідає за соціальну адаптацію людини у зовнішньому світі та пристосування її до змін у соціумі.

Порушення лімбічної системи

При порушеннях з боку вісцерального мозку страждає насамперед пам'ять. І хоча лімбічна система не є архівом, порушуються процеси відтворення та відновлення знань та навичок, спогади залишаються, але стають розрізненими.

Причин її порушення безліч, до основних належать такі:

  • травми голови;
  • інфекції, що вражають нервову систему;
  • нейротоксини;
  • захворювання судинної системи головного мозку;
  • психіатрична патологія;
  • алкогольні отруєння.

Як результат цих захворювань, порушення з боку вісцерального мозку виявляються у вигляді частих перепадів настрою, втрати орієнтації, психіатричних патологій (зорових, нюхових та слухових галюцинацій), сплутаності свідомості (сопорозні стани), порушень з боку шлунково-кишкового тракту, серцево-судин. ендокринної та імунної систем, у особливих випадках – епілептоїдними станами (залежно від локалізації патологічного процесу).

Вісцеральний мозок, як і нервова система загалом, ще остаточно не вивчений. Вчені, як і раніше, проводять дослідження з метою достовірно встановити всі функції та методи корекції станів, викликаних дисфункцією.

Лімбічна система мозку: будова та функціональна роль - Priroda.v.ua

Лімбічна система — сукупність нервових структур та їх зв'язків, розташованих у медіобазальній частині великих півкуль, що беруть участь в управлінні вегетативними функціями та емоційною, інстинктивною поведінкою, а також впливають на зміну фаз сну та неспання.

До лімбічної системи відноситься найдавніша частина кори головного мозку, розташована на внутрішній стороні великих півкуль. До неї відносяться: гіпокамп, поясна звивина, мигдалеподібні ядра, грушоподібна звивина. Лімбічні утворення належать до вищих інтеграційних центрів регуляції вегетативних функцій організму. Нейрони лімбічної системи одержують імпульси з кори, підкіркових ядер, таламуса, гіпоталамуса, ретикулярної формації та всіх внутрішніх органів. Характерною властивістю лімбічної системи є добре виражених кільцевих нейронних зв'язків, що поєднують різні її структури. Серед структур, відповідальних за пам'ять та навчання, головну роль відіграють гіпокамп та пов'язані з ним задні зони лобової кори. Їхня діяльність важлива для переходу короткочасної пам'яті в довготривалу. Лімбічна система бере участь в аферентному синтезі, у контролі електричної активності мозку, регулює процеси обміну речовин та забезпечує ряд вегетативних реакцій. Роздратування різних ділянок цієї системи у тварин супроводжується проявами оборонної поведінки та змінами діяльності внутрішніх органів. Лімбічна система бере участь у формуванні поведінкових реакцій у тварин.У ній знаходиться кірковий відділ нюхового аналізатора.

Структурно-функціональна організація лімбічної системи

Велике коло Пейпесу:

  • гіпокамп;
  • склепіння;
  • мамілярні тіла;
  • мамілярно-таламічний пучок Вікд'Азіра;
  • таламус;
  • поясна звивина.
  • мигдалина;
  • кінцева смужка;
  • гіпоталамус;
  • Перегородка.

Лімбічна система та її функції

Лімбічна система складається із філогенетично старих відділів переднього мозку. У назві (limbus – край) відображена особливість її розташування у вигляді кільця між новою корою та кінцевою частиною стовбура мозку. До лімбічної системи відносять ряд функціонально об'єднаних структур середнього, проміжного та кінцевого мозку. Це поясна, парагіппокампальна та зубчаста звивини, гіпокамп, нюхова цибулина, нюховий тракт та прилеглі ділянки кори. Крім того, до лімбічної системи відносять мигдалик, переднє та септальне таламічні ядра, гіпоталамус та мамілярні тіла (рис. 1).

Лімбічна система має множинні аферентні та еферентні зв'язки з іншими структурами мозку. Її структури взаємодіють одна з одною. Функції лімбічної системи реалізуються на основі інтегративних процесів, що протікають в ній. У той самий час окремим структурам лімбічної системи властиві більш менш окреслені функції.

Мал. 1. Найважливіші зв'язки між структурами лімбічної системи та стовбура мозку: а – коло Пайпеца, б – коло через мигдалику; МТ – мамілярні тіла

Основні функції лімбічної системи:

  • Емоційно-мотиваційна поведінка (при страху, агресії, голоді, спразі), яка може супроводжуватися емоційно забарвленими руховими реакціями
  • Участь у створенні складних форм поведінки, як-от інстинкти (харчові, статеві, оборонні)
  • Участь у орієнтовних рефлексах: реакція настороженості, уваги
  • Участь у формуванні пам'яті та динаміці навчання (вироблення індивідуального поведінкового досвіду)
  • Регуляція біологічних ритмів, зокрема змін фаз сну та неспання
  • Участь у підтримці гомеостазу шляхом регулювання вегетативних функцій

Поясна звивина

Нейрони поясної звивини отримують аферентні сигнали з асоціативних областей лобової, тім'яної та скроневої кори. Аксони її еферентних нейронів прямують до нейронів асоціативної кори лобової частки, гіпокампи, септальних ядер, мигдаликів, які пов'язані з гіпоталамусом.

Однією з функцій поясної звивини є участь у формуванні поведінкових реакцій. Так, при стимуляції її передньої частини у тварин виникає агресивна поведінка, а після двостороннього видалення тварини стають тихими, покірними, асоціальними – втрачають інтерес до інших осіб групи, не намагаючись встановлювати з ними контакт.

Поясна звивина може впливати на функції внутрішніх органів і поперечно-смугастої мускулатури. Її електрична стимуляція супроводжується зменшенням частоти дихання, скорочень серця, зниженням тиску крові, посиленням моторики та секреції шлунково-кишкового тракту, розширенням зіниці, зниженням тонусу м'язів.

Не виключено, що впливи звивини на поведінку тварин і функції внутрішніх органів є непрямими і опосередковані зв'язками поясної звивини через кору лобної частки, гіпокамп, мигдалину і септальні ядра з гіпоталамусом і структурами стовбура мозку.

Можливо, що поясна звивина має відношення до формування болючих відчуттів. У людей, яким за медичними показаннями було проведено розтин поясної звивини, зменшувалося почуття болю.

Встановлено, що нейронні мережі передньої частини поясної звивини беруть участь у роботі мозкового детектора помилок. Його функцією є виявлення помилкових дій, хід виконання яких відхиляється від програми їх виконання та дій, при завершенні яких не було досягнуто параметрів кінцевих результатів. Сигнали детектора помилок використовуються запуску механізмів корекції помилкових дій.

Мигдалина

Мигдалина розташована у скроневій частині мозку, і її нейрони формують кілька підгруп ядер, нейрони яких взаємодіють один з одним та іншими структурами мозку. Серед цих ядерних груп кортикомедіальна та базолатеральна підгрупи ядер.

Нейрони кортикомедіальних ядер мигдалики отримують аферентні сигнали від нейронів нюхової цибулини, гіпоталамуса, ядер таламуса, септальних ядер, смакових ядер проміжного мозку та шляхів больової чутливості моста, якими до нейронів мигдалики надходять сигнали від великих рецептивних полів шкіри внутрішніх органів. З урахуванням цих зв'язків припускають, що кортикомедіальна група ядер мигдаликів залучена до контролю за здійсненням вегетативних функцій організму.

Нейрони базолатеральних ядер мигдалики отримують сенсорні сигнали від нейронів таламуса, аферентні сигнали про смислове (усвідомлюване) зміст сигналів від префронтальної кори лобової частки, скроневої частки мозку і поясної звивини.

Нейрони базолатеральних ядер пов'язані з таламусом, префронтальною частиною кори великих півкуль мозку та вентральною частиною смугастого тіла базальних гангліїв, тому передбачається, що ядра базолатеральної групи мигдаликів беруть участь у здійсненні функцій лобової та скроневої часткою мозку.

Нейрони мигдалики посилають еферентні сигнали по аксонам переважно до тих самих структур мозку, яких вони отримали аферентні зв'язку. Серед них гіпоталамус, медіодорсальне ядро ​​таламуса, префронтальна кора, зорові області скроневої кори, гіпокамп, вентральна частина смугастого тіла.

Про характер функцій, що виконуються мигдалиною, судять за наслідками її руйнування або за ефектами її подразнення у вищих тварин. Так, двостороннє руйнування мигдаликів у мавп викликає втрату агресивності, зниження емоцій та захисних реакцій. Мавпи з віддаленими мигдаликами тримаються на самоті, не прагнуть вступати в контакт з іншими тваринами. При захворюваннях мигдаликів спостерігається роз'єднання між емоціями та емоційними реакціями. Хворі можуть відчувати і висловлювати велике занепокоєння з приводу, але в цей час частота скорочень серця, тиск крові та інші вегетативні реакції у них не змінені. Передбачається, що видалення мигдаликів, що супроводжується розривом її зв'язків із корою, веде до порушення в корі процесів нормальної інтеграції смислової та емоційної складових еферентних сигналів.

Електрична стимуляція мигдаликів супроводжується розвитком тривоги, галюцинацій, переживанням подій, що раніше відбувалися, а також реакціями СНР і АНС. Характер цих реакцій залежить від локалізації подразнення. При подразненні ядер корково-медіальної групи превалюють реакції з боку органів травлення: салівація, жувальні рухи, випорожнення кишечника, сечовипускання, а при подразненні ядер базолатеральної групи реакції насторожування, підйому голови, розширення зіниці, пошуку. При сильному подразненні у тварин можуть розвинутись стани люті або, навпаки, переляку.

У формуванні емоцій важлива роль належить наявності замкнутих кіл циркуляції нервових імпульсів між утвореннями лімбічної системи. Особливу роль у цьому відіграє так зване лімбічний круг Пайпеца (гіпокамп – склепіння – гіпоталамус – мамілярні тіла – таламус – поясна звивина – парагіппокампальна звивина – гіпокамп). Циркулюючі по цьому круговому нейронному ланцюгу потоки нервових імпульсів іноді називають потоком емоцій.

Інше коло (мигдалина – гіпоталамус – середній мозок – мигдалина) важливий у регуляції агресивно-оборонних, сексуальних та харчових поведінкових реакцій та емоцій.

Мигдалики є однією із структур ЦНС, на нейронах якої є найбільша щільність рецепторів статевих гормонів, що пояснює одну із змін у поведінці тварин після двостороннього руйнування мигдаликів – розвиток гіперсексуальності.

Експериментальні дані, отримані на тваринах, свідчать про те, що однією з важливих функцій мигдаликів є їхня участь у встановленні асоціативних зв'язків між характером подразника та його значущістю: очікування задоволення (нагороди) або покарання за виконані дії. У реалізації цієї функції беруть участь нейронні мережі мигдаликів, вентральної частини смугастого тіла, таламуса та префронтальної кори.

Гіпокампальні структури

Гіпокамп разом із зубчастою звивиною (subiculun) і нюхової корою утворює єдину функціональну гіпокампальну структуру лімбічної системи, розташовану в медіальній частині скроневої частки мозку. Між складовими цієї структури є численні двосторонні зв'язки.

Основні аферентні сигнали зубчаста звивина отримує від нюхової кори та посилає їх у гіпокамп.У свою чергу нюхова кора як головні ворота отримання аферентних сигналів отримує їх від різних асоціативних областей кори великих півкуль, гіпокампальної та поясної звивин. До гіпокампу надходять вже оброблені зорові сигнали з позастріарних областей кори, слухові — із скроневої частки, соматосенсорні — із постцентральної звивини та інформація — із полісенсорних асоціативних областей кори.

До гіпокампальних структур надходять сигнали і з інших областей мозку – ядер стовбура, ядра шва, блакитнувату пляму. Ці сигнали виконують переважно модуляторну функцію по відношенню до активності нейронів гіпокампу, пристосовуючи її до ступеня уваги та мотивацій, що надають вирішальне значення на процеси запам'ятовування та навчання.

Еферентні зв'язки гіпокампа організовані так, що вони йдуть переважно в ті області мозку, з якими гіпокамп пов'язаний аферентними зв'язками. Таким чином, еферентні сигнали гіпокампа йдуть головним чином до асоціативних областей скроневої та лобової часткою мозку. Для виконання своїх функцій гіпокампальні структури потребують постійного обміну інформацією з корою та іншими структурами мозку.

Одним із наслідків двостороннього захворювання медіальної частини скроневої частки є розвиток амнезії – втрати пам'яті з подальшим зниженням інтелекту. При цьому найбільш грубі порушення пам'яті спостерігаються при пошкодженні всіх гіпокампальних структур і менш виражені при пошкодженні тільки гіпокампу. З цих спостережень зроблено висновок про те, що гіпокампальні структури є частиною структур мозку, включаючи медіальний галамус, холінергічні нейронні групи основи лобових часток, мигдалики, які відіграють ключове значення в механізмах пам'яті та навчання.

Особливу роль у реалізації гіпокампом механізмів пам'яті відіграє унікальна властивість його нейронів зберігати протягом тривалого часу стан збудження та синаптичної передачі сигналів після їх активації будь-якими впливами (ця властивість називається посттетанічною потенціацією). Посттетанічна потенціація, що забезпечує тривале циркулювання інформаційних сигналів але замкнутим нейронним колам лімбічної системи, є одним із ключових процесів у механізмах формування довготривалої пам'яті.

Гіпокампальні структури відіграють важливу роль у засвоєнні нової інформації та збереженні її в пам'яті. Інформація про попередні події зберігається в пам'яті після пошкодження цієї структури. При цьому гіпокампальні структури відіграють роль у механізмах декларативної чи конкретної пам'яті на події та факти. До механізмів недекларативної пам'яті (пам'ять на навички та особи) більшою мірою причетні базальні ганглії, мозок, моторні області кори, скронева кора.

Таким чином, структури лімбічної системи беруть участь у здійсненні таких складних функцій мозку, як поведінка, емоції, навчання, пам'ять. Функції мозку організовані отже чим складніше функція, тим розгалужене нейронні мережі, що у її організації. З цього очевидно, що лімбічна система є лише частиною структур центральної нервової системи, що мають значення в механізмах складних функцій мозку, і робить свій внесок у їх здійснення.

Так, у формуванні емоцій як станів, що відображають паші суб'єктивне ставлення до поточних або минулих подій, можна виділити психічний (переживання), соматичний (жестикуляція, міміка) та вегетативний (вегетативні реакції) компоненти.Ступінь прояву цих компонентів емоцій залежить від більшої чи меншої залученості до емоційних реакцій структур мозку, за участю яких вони реалізуються. Це багато в чому визначається тим, яка група ядер та структур лімбічної системи активується найбільшою мірою. Лімбічна система виступає в організації емоцій як своєрідний диригент, що посилює або послаблює виразність того чи іншого компонента емоційної реакції.

Залучення до реакції структур лімбічної системи, пов'язаних з корою великих півкуль, посилює в них психічний компонент емоції, а залучення структур, пов'язаних з гіпоталамусом і самого гіпоталамуса як частини лімбічної системи, посилює вегетативний компонент емоційної реакції. У той же час функція лімбічної системи в організації емоцій знаходиться у людини під впливом кори лобової частки мозку, яка коригує на функції лімбічної системи. Вона стримує прояв зайвих емоційних реакцій, пов'язаних із задоволенням найпростіших біологічних потреб і, мабуть, сприяє появі емоцій, пов'язаних із реалізацією соціальних взаємовідносин та творчості.

Структури лімбічної системи, вбудовані між частинами мозку, що беруть безпосередню участь у формуванні вищих психічних, соматичних та вегетативних функцій, забезпечують узгоджене їхнє здійснення, підтримання гомеостазу та поведінкових реакцій, спрямованих на збереження життя індивіда та виду.

  • Фізіологія
    • Історія фізіології
    • Методи фізіології
    • Клітина та клітинна мембрана
      • Будова та функції цитоплазматичної мембрани
      • Транспорт речовин
      • Канали клітинних мембран
      • Гістогематичний та гематоенцефалічний бар'єри мозку
      • Фізіологія та властивості збудливих тканин
        • Мембранний потенціал спокою та дії
        • Досвід Гальвані
        • Функції та типи нервових волокон
        • Закони подразнення збудливих тканин
        • Будова синапсу та його медіатори. Види синапсів
        • Хімічні та електричні синапси
        • Нервово-м'язовий синапс
        • М'язова система людини
          • Скелетні м'язи
          • Сила швидких та повільних м'язових волокон
          • Гладкі м'язи
          • М'язове скорочення
          • Центральна нервова система людини
            • Гальмування центральної нервової системи
            • Методи дослідження центральної нервової системи
            • Нейрони та нервова тканина
            • Нервові центри
            • Рефлекторна дуга
            • Лімбічна система
            • Підкіркові ядра мозку
            • Довгий мозок
            • Міст мозку, його функції та будова
            • Коріння та нейрони спинного мозку
              • Шляхи спинного мозку