Mówi się, że mimo, iż o ludzkim mózgu wiemy bardzo dużo, to wciąż wielu jego tajemnic jeszcze nie poznaliśmy. To prawda i tutaj nie mamy zbyt wiele miejsca na polemikę.
Jednak jakże boleśnie uderzył mnie fakt, że chociaż ta wiedza jest ogólnodostępna i większość z nas uznaje ją za oczywistą i wręcz posiadaną niczym smartfon w kieszeni, to gdyby złapali mnie na mieście ludzie z ekipy „Matura to bzdura” i zapytali „Jaka część mózgu potocznie nazywana jest mózgiem gadzim?” to nawet bez montażu byłoby słychać dźwięk świerszczy drwiących z mojego milczenia. Moje ego pękłoby jak gniotek kupiony w Sandomierzu na wycieczce szkolnej. Możliwe, że słusznie, bo dla terapeuty manualnego, którym jestem od 9 lat ta wiedza jest dość elementarna. W każdym razie powinna.
Od tego momentu razem z Wami będę się intensywnie uczył, a momentami jedynie odświeżał to co już wiem.
Na rynku czytelniczym istnieje niezliczona ilość książek popularnonaukowych o mózgu, a spektrum tematów jest przeogromne. To czego mi brakuje w księgarniach to książki, która traktowałaby budowę mózgu krok po kroku. Książki, która łączyłaby w sobie poziom rzetelności leksykonu anatomicznego dla studentów kierunków medycznych oraz formy języka sprzyjającej piciu kakao z kardamonem i leżeniu pod kocykiem w tygrysy.
Tym artykułem otwieram zatem pierwszy sezon bloku tematycznego poświęconego naszemu przepastnemu uniwersum jakim jest mózg oraz uroczyście oświadczam, że knuję coś fascynującego :)
Przedsionek życia
Nie bez powodu we wstępie wspomniałem o „mózgu gadzim”. Musimy jednak od razu powiedzieć, że to pojęcie jest bardzo dużym uproszczeniem retorycznym, i metaforą popularnonaukową, a nie ścisłym terminem anatomicznym. Ma ono uzmysławiać to, jak dawno temu ta struktura ukształtowała się u istot żywych na etapie ewolucji.
Zróbmy teraz krok w stronę ewolucji nazwy tej struktury do tej uznanej za właściwą w środowisku naukowym. Mózg gadzi, czyli pień mózgu znajduje się pomiędzy mózgiem a rdzeniem kręgowym. Jest to bowiem część mózgowia odpowiadająca za najbardziej podstawowe funkcje życiowe zarówno u gadów, ptaków i ssaków. Dzieli się on na cztery podstawowe części:
Śródmózgowie
Most
Rdzeń przedłużony
Twór siatkowaty
Na początek wyobraźmy sobie nieregularnego kształtu ośmiocentymetrową rurkę, z której to ścian odchodzą parami przewody. Część przewodów odchodzi od prawej oraz lewej strony, a część od przedniej i tylnej strony. Mamy to? Super! To właśnie pień mózgu.
Jest on dość prostą, ale jednocześnie specyficzną strukturą. Na jego długości znajdują się jądra nerwów czaszkowych, a z jego powierzchni wychodzi większość nerwów czaszkowych. Człowiek ma ich 12 par, z czego z pnia mózgu „wyrastają” nerwy od III do XII. Dzięki tym połączeniom bierze udział w wielu podstawowych funkcjach organizmu m.in.:
oddychaniu,
połykaniu,
kaszlu,
mruganiu,
ruchach gałek ocznych,
regulacji napięcia mięśniowego i reakcjach związanych z równowagą.
Są to jednak absolutnie automatyczne odruchy, a nie świadome decyzje. Pień mózgu nie „myśli” za człowieka, lecz pozwala ciału wykonywać wiele podstawowych czynności bez udziału naszej woli.
Zróbmy sobie teraz eksperyment myślowy. Wyobraźmy sobie ludzkiego klona, u którego udało się wytworzyć wszystkie struktury anatomiczne, dzięki którym w filmie „Sami swoi” Wicia nadal mógł powiedzieć do ojca: „OoOo, człowiek!”, a Pawlak odpowiedzieć: „E tam człowiek. Musi jakiś tutejszy”.
Przy badaniu kontrolnym okazałoby się jednak, że w obrębie czaszki ten klon posiada jedynie pień mózgu. Mógłby przejawiać część bardzo podstawowych reakcji automatycznych: reagować odruchowo na dotyk lub ból, mrugać, zwężać źrenice pod wpływem światła, wykonywać ruchy gałek ocznych, oddychać, połykać, kaszleć czy wydawać proste, nieartykułowane dźwięki.
Nie oznaczałoby to jednak, że taki organizm naprawdę „patrzy”, mówi albo świadomie reaguje. Bez wyższych struktur mózgowia nie byłoby rozumienia obrazu, języka, myślenia, intencji ani samoświadomości. Pień mózgu można więc porównać do biologicznego modułu podtrzymywania podstawowych funkcji życiowych i odruchów.
Wyjdźmy na razie z pokoju zwanego wyobraźnią i zajrzyjmy do pokoju ścisłej wiedzy anatomicznej. Nie zamykajmy jednak drzwi od tego pierwszego, bo nadal tamto pomieszczenie trochę nam się przyda ;)
ŚRÓDMÓZGOWIE
Zaczynamy od śródmózgowia. Jest ono zlokalizowane między mostem a przodomózgowiem. Jego poszczególne części biorą udział w kontroli motorycznej, ale również w przewodzeniu informacji wzrokowych, słuchowych, dotykowych i bólowych. Stąd wychodzą nerwy czaszkowe:
III (okoruchowy) odpowiedzialny za działanie źrenicy i soczewki oka.
IV (bloczkowy) odpowiadający za ruchy gałki ocznej
Przez śródmózgowie przebiega wodociąg mózgu, którym płyn mózgowo-rdzeniowy przepływa z układu komorowego przodomózgowia do komory czwartej (o komorach powiemy więcej w następnym artykule).
Wodociąg mózgu otacza istota szara okołowodociągowa. Część brzuszną śródmózgowia (czyli tę która przylega do mózgu od wewnątrz) stanowią konary mózgu, które zbudowane są z nakrywki, istoty czarnej i odnóg mózgu. Nakrywka zawiera jądra nerwów czaszkowych - okoruchowego (III) i bloczkowego (IV), a także drogi istoty białej, istotę czarną i jądro czerwienne. Z kolei na powierzchni grzbietowej widoczne są dwie pary wyniosłości nazwanych wzgórkami górnymi i dolnymi. Okołowodociągowa istota szara uczestniczy w modulacji bólu, kontroli reakcji emocjonalnych (w tym strachu, niepokoju, i wokalizacji) a także kontroli układu krążenia.
Część śródmózgowia, zwana z powodu swego zabarwienia istotą czarną, zawiera komórki dopaminergiczne które syntetyzują, magazynują i uwalniają dopaminę. Włókna nerwowe tych komórek docierają aż do struktur przodomózgowia - kory i układu limbicznego. Są one zaangażowane w rozpoczynanie ruchów dowolnych, czyli takich, które wykonujemy z pełną świadomością celu.
Uszkodzenie neuronów dopaminergicznych powoduje zaburzenia układu ruchowego, jakie występują np. w chorobie Parkinsona. Włókna docierające do układu limbicznego wpływają na procesy motywacyjne i poznawcze. Dlatego też zaburzenia w ich pracy mogą leżeć u podstaw niektórych zaburzeń zdrowia psychicznego m.in. w depresji, uzależnieniach, zaburzeniach psychotycznych czy chorobie afektywnej dwubiegunowej. Ponieważ zaś niektóre substancje odurzające powodują wyrzut dopaminy w strukturach limbicznych, uważa się, że śródmózgowie może mieć udział w procesie powstawania i odczuwania uczucia przyjemności.
MOST MÓZGU
Przejdźmy teraz do mostu mózgu. Jego nazwa obrazuje rolę, którą pełni w łączeniu półkul mózgowych, choć nie jest to połączenie bezpośrednie. Most jest zlokalizowany powyżej rdzenia przedłużonego, pomiędzy nim a śródmózgowiem. Stąd wychodzą cztery kolejne nerwy czaszkowe:
nerw V (trójdzielny) umożliwiający czucie z twarzy oraz żucie,
nerw VI (odwodzący) odpowiedzialny częściowo za ruchy gałki ocznej,
nerw VII (twarzowy) przewodzący informacje o smaku oraz umożliwiający ruchy mięśni mimicznych twarzy,
nerw VIII (przedsionkowo-ślimakowy) odpowiedzialny za słuch i równowagę.
Most pełni też pomocniczą funkcję w kontroli ruchu, przekazując do móżdżku informacje pozwalające modyfikować skurcze mięśni. Istotną częścią mostu jest tzw. miejsce sinawe. Jego nazwa pochodzi od szaro-niebieskawego koloru, jaki nadają mu komórki zawierające barwnik - neuromelaninę.
Znajdują się tu komórki noradrenergiczne, czyli wytwarzające noradrenalinę - jeden z neuroprzekaźników, który wpływa na niektóre funkcje autonomiczne takie jak np.:
ciśnienie tętnicze krwi,
częstość pracy serca,
oddech i gotowość organizmu do szybszej reakcji,
napięcie naczyń krwionośnych,
pocenie się.
Badania elektrofizjologiczne wykazały, że aktywność tych komórek niemal całkowicie zanika w czasie snu i wzrasta po przebudzeniu, zaś najsilniejsza jest w momencie zaskoczenia lub podczas wykonywania czynności wymagających szczególnego skupienia uwagi. Prawdopodobnym wydaje się więc, że biorą one udział w utrzymywaniu uwagi i czujności. Długotrwały stres zaburza ich funkcjonowanie, a nieprawidłowości w ich pracy zaobserwowano również przy chorobie Alzheimera, Parkinsona oraz w zespole Downa. Na komórki miejsca sinawego oddziałują też leki antydepresyjne. Należą do nich m.in. inhibitory wychwytu zwrotnego serotoniny i noradrenaliny, a także niektóre trójpierścieniowe leki przeciwdepresyjne. Leki te utrudniają ponowne wychwytywanie noradrenaliny przez komórki nerwowe, dzięki czemu neuroprzekaźnik ten dłużej pozostaje aktywny w szczelinie synaptycznej, czyli u styku synaps, gdzie jedna komórka przekazuje sygnał drugiej.
Żebyśmy mieli pewność, że się rozumiemy. Inhibitor wychwytu zwrotnego to substancja, która hamuje zabieranie neuroprzekaźnika z powrotem do neuronu. Wyobraźmy sobie, że neuron ma wysłać list do drugiego neuronu. Po chwili przychodzi specjalny sprzątacz i zabiera ten list z powrotem, jednak robi to zbyt szybko. Inhibitor wychwytu zwrotnego spowalnia tego sprzątacza. Dzięki temu list leży tam dłużej, a drugi neuron ma więcej czasu, żeby go „odczytać”.
Miejsce sinawe ma również związek z kontrolą snu, szczególnie fazy REM, czyli tej części snu, w której pojawiają się najbardziej intensywne marzenia senne. Aktywność neuronów noradrenergicznych w tej strukturze wyraźnie spada podczas snu, a w fazie REM jest bardzo niska. Śmiało więc można uznać, że miejsce sinawe działa trochę jak przełącznik między stanem czuwania a snem.
RDZEŃ PRZEDŁUŻONY
Kolejną strukturą pnia mózgu jest rdzeń przedłużony. W tej części początek znajdują cztery kolejne nerwy czaszkowe:
nerw IX (językowo-gardłowy) przewodzący informacje o smaku i umożliwiający połykanie,
nerw X (błędny) przewodzący informacje czuciowe z narządów klatki piersiowej i jamy brzusznej, umożliwiający ruchy tych narządów, a także mowę i połykanie,
nerw XI (dodatkowy) umożliwiający ruchy głowy i obręczy kończyny górnej,
nerw XII (podjęzykowy) unerwiający język i umożliwiający jego ruchy.
Rdzeń przedłużony przekazuje informacje z rdzenia kręgowego do mózgu. Zawiera ośrodki autonomiczne odpowiedzialne za regulację niezbędnych do życia procesów, takich jak czynność serca i naczyń krwionośnych, ciśnienie krwi, napęd oddechowy (tzn. częstość i objętość oddechów), a także za termoregulację oraz motorykę przewodu pokarmowego. Rdzeń przedłużony odpowiada również za niezależne od woli odruchy bezwarunkowe. Należą do nich między innymi ssanie, połykanie, kaszel, ziewanie czy pocenie się. Ze względu na obecność jąder nerwów czaszkowych IX-XII rdzeń przedłużony kontroluje odczuwanie smaku z ⅓ tylnej części języka i ruchy języka, a także mowę. Rdzeń przedłużony wspomaga zmysł równowagi i dzięki obecności jądra oliwkowego dolnego, będącego częścią układu oliwkowo-móżdżkowego odgrywa rolę w kształtowaniu zdolności motorycznych móżdżku. Z kolei jądro oliwkowe górne uczestniczy w percepcji dźwięku.
Ponadto rdzeń przedłużony uczestniczy w przetwarzaniu informacji czuciowych płynących z narządów klatki piersiowej i jamy brzusznej, co sprawia, że stanowi ważny element w regulacji pracy tych narządów oraz działania osi jelito–mózg.
Pozwolę sobie rozwinąć temat osi jelito–mózg, ponieważ jest to kolejny niezwykle fascynujący system, nad którym prowadzone jest coraz więcej badań. Oś jelito-mózg to dwukierunkowy system komunikacji między przewodem pokarmowym a układem nerwowym. Dużą rolę odgrywa w nim nerw błędny, który przekazuje do mózgowia informacje z narządów wewnętrznych, w tym z jelit. Dlatego stres, napięcie czy silne emocje mogą wpływać na pracę narządów jamy brzusznej, a sygnały płynące z przewodu pokarmowego mogą oddziaływać na samopoczucie, poziom pobudzenia i ogólny komfort organizmu.
Co więcej w interakcjach pomiędzy układem pokarmowym i układem nerwowym bardzo istotną rolę odgrywają substancje biochemiczne wytwarzane przez mikrobiotę jelitową, które wpływają na funkcjonowanie układu nerwowego. Mikrobiota jelitowa jest zespołem mikroorganizmów, na który składają się głównie bakterie, ale także grzyby, wirusy i pierwotniaki. Szacuje się, że całkowita masa mikrobów w ludzkim organizmie wynosi 1-2 kg, a ich ilość przewyższa liczbę ludzkich komórek w stosunku 1,3:1. Mikrobiota może wpływać na układ nerwowy na kilka sposobów.
Po pierwsze, bakterie jelitowe mogą wytwarzać lub współuczestniczyć w regulacji substancji neuroaktywnych, takich jak serotonina czy GABA.
Po drugie, rozkładają składniki pożywienia, zwłaszcza błonnik i węglowodany, w wyniku czego powstają krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe — SCFA. Substancje te wykazują właściwości przeciwzapalne, wpływają na produkcję hormonów jelitowych, regulację serotoniny oraz aktywność mikrogleju, czyli komórek odpornościowych działających w układzie nerwowym.
Po trzecie, mikrobiota oddziałuje na układ odpornościowy. Może wpływać na produkcję cytokin, czyli cząsteczek biorących udział w reakcjach zapalnych i przeciwzapalnych. To ważne, ponieważ przewlekły stan zapalny i zaburzenia bariery jelitowej mogą wpływać nie tylko na jelita, ale także na działanie całego organizmu, w tym układu nerwowego.
Po czwarte, mikrobiota jest powiązana z osią stresu HPA, czyli układem podwzgórze–przysadka–nadnercza, który odpowiada za reakcję organizmu na stres. Badania opisane w przeglądzie opublikowanym w 2020 roku w czasopiśmie „Kosmos. Problemy Nauk Biologicznych” Jagna Żakowicz i współautorki opisały, w jaki sposób mikrobiota jelitowa może komunikować się z ośrodkowym układem nerwowym. Autorki wskazują m.in. na rolę nerwu błędnego, osi stresu HPA, układu odpornościowego oraz metabolitów wytwarzanych przez bakterie jelitowe, które znacząco mogą wpływać na nasze codzienne samopoczucie.
Dla ciekawskich link do artykułu: Widok Wpływ mikrobiomu jelitowego na mózg i psychikę
TWÓR SIATKOWATY
Ostatnim elementem pnia mózgu, o którym dzisiaj wspomnimy jest twór siatkowaty. Umiejscowiony jest na całej długości pnia mózgu, od rdzenia przedłużonego po śródmózgowie. Tworzy go sieć przebiegających w różnych kierunkach włókien nerwowych. Włókna nerwowe tworzą tu liczne i skomplikowane połączenia sięgające rdzenia kręgowego, innych części pnia mózgu, a także międzymózgowia i kory. Oddziałuje on na układ ruchowy, kontrolując wykonywanie złożonych ruchów. Odgrywa także kluczową rolę w przewodzeniu informacji o bólu.
Wykazano, że stymulacja elektryczna tworu siatkowego u szczurów powoduje analgezję (brak odczuwania bólu) tak głęboką, że możliwe jest przeprowadzenie rozległego zabiegu chirurgicznego bez stosowania anestetyków. Jest to również miejsce działania przeciwbólowego opiatów.
Twór siatkowaty bierze też udział w kontroli czynności takich jak oddychanie i praca serca oraz utrzymanie stanu świadomości – zniszczenie neuronów tworu siatkowatego w śródmózgowiu powoduje długotrwałą śpiączkę. Odpowiedzialna za to część komórek nazywana jest układem siatkowatym pobudzającym i odgrywa znaczącą rolę w regulacji cyklu snu i czuwania. W części tworu siatkowatego zwanej jądrami szwu, ciągnącej się od rdzenia przedłużonego do śródmózgowia, skoncentrowane są neurony serotoninergiczne. Ich aktywność zmienia się w trakcie cyklu snu i czuwania. Odgrywają one znaczącą rolę w utrzymywaniu stanu pobudzenia oraz w kontroli percepcji bólu.
Podsumowanie
Myślę, że na dziś możemy się tutaj zatrzymać. Przy pisaniu tego tekstu przekopałem całą masę stron uniwersyteckich i swoje prywatne anatomiczne księgozbiory. Nie będę ukrywał - bardzo zadziwiła mnie ta niepozorna struktura podobna do karłowatej marchewki z Lidla jaką jest pień mózgu. Daleki jednak jestem od umniejszania jej, bo bez niej nie byłoby oddechu, połykania, czuwania, podstawowych odruchów ani sprawnej komunikacji między mózgiem a resztą ciała.
Ten prehistoryczny „mózg gadzi” jest pojęciem bardzo uproszczonym, ale dobrze pokazuje jedną rzecz: zanim dopłyniemy do brzegu tematu o myśleniu, emocjach, osobowości czy świadomości, musimy najpierw zrozumieć biologiczne fundamenty życia. Pień mózgu nie napisał „Zbrodni i Kary”, nie zastanawia się nad sensem istnienia, ani nie podaje nikomu szklanki wody na starość. Natomiast pilnuje, żeby organizm w ogóle miał szansę to wszystko robić.
W kolejnych częściach pójdziemy dalej. Krok po kroku, bez udawania, że mózg da się wyjaśnić jednym memem ze SpongeBob’em, ale przekonamy się też, że im głębiej zaglądamy w jego biomechaniczny zestaw zależności tym wyraźniej widać, jak fascynujące zjawiska zaczynają dziać się już u samych podstaw.
Jeżeli masz jakieś pytania, chciałbyś abym rozwinął interesujący Cię temat, lub masz jakieś sugestie to czym prędzej napisz do mnie: mateusz.koperwas@otwartemozliwosci.pl
Źródła:
Anatomia człowieka (Adam Bochenek, Michał Reicher) tom IV, V.
Renata Woźniak „Zarys anatomii człowieka”
Longstaff „Neurobiologia- krótkie wykłady”
Adam Zborowski „Masaż segmentarny”
https://journals.us.edu.pl/index.php/LOGOPEDIASILESIANA/article/view/4509/3026
O autorze
Mateusz Koperwas
Fundraiser i opiekun stażystów w Fundacji Otwartych Możliwości, terapeuta manualny.
Chcesz współpracować lub potrzebujesz więcej informacji?
Skontaktuj się z nami – chętnie odpowiemy na Twoje pytania i omówimy możliwości współpracy.
Napisz do nas