Базалните ганглии - прекият път

Всеки ден правим хиляди движения – посягаме към чашата кафе сутрин, махаме за "Здрасти!" и "Чао!" на някой познат, използваме прибори, когато се храним. Но в мозъка има невероятна система, благодарение на която извършваме точно тези движения, а не други нежелани движения. Освен това тази система прави движенията плавни и последователни, така че понякога дори не им обръщаме внимание. Това е системата на базалните ганглии, тя се състои от няколко ядра, това са структури, които са изградени от струпвания на неврони – групи неврони. Базалните ганглии са изградени от няколко струпвания на неврони, от ядра. Преди да разгледаме как те контролират движенията ни, нека видим къде се намират в мозъка. Тук имаме диаграма на мозъка, това е сечение през средата – предната и задната част са разделени и виждаме вътрешността на една от тези части. Наричаме това фронтален разрез. Тук виждаме две структури – путамен и nucleus caudatus (опашато ядро). По-надолу можем да видим опашката на nucleus caudatus. Putamen и nucleus caudatus заедно образуват striatum (стриатум). Ако отново погледнем тук, можем да видим структура, наречена globus pallidus, това е външната или латералната му част, globus pallidus lateralis, а това е вътрешната или медиалната част – globus pallidus medialis. Да обърнем внимание и на тази черна структура на диаграмата, това е субстанция нигра – което означава черна субстанция, защото невроните в нея съдържат пигмент, който ги прави черни. Можем лесно да забележим тази тъмна структура – субстанция нигра, при изследвания с ЯМР. Тук имаме изображение на мозъка от ЯМР, можеш да видиш тези черни зони от двете страни на мозъка, това е субстанция нигра. Ако се върнем към диаграмата на мозъка, ето тук имаме субталамичното ядро (nucleus subthalamicus). Наричаме го така, защото стои под таламуса. Sub означава под. За да говорим за движение, трябва да знаем за таламуса и за изброените базални ганглии. Всички тези структури и таламусът работят заедно и контролират движенията ни, като комуникират помежду си чрез различни пътища. Ще говорим за тези пътища, но комуникацията в тях се контролира от неврони, които си комуникират помежду си. Преди да се впуснем в подробностите за тези пътища, ще те запозная с някои термини, което ще направи по-ясно обяснението на пътищата. Ако един неврон започва в дадена част на мозъка и стига до друга, той комуникира с друг неврон, разположен на мястото, до което стига първият неврон. Комуникацията се извършва благодарение на синапси. Това тук е първият неврон, който наричаме пресинаптичен неврон, идващ от първоначалната локация, а постсинаптичният неврон се намира на мястото, до което достига аксонът на пресинаптичния неврон. Тук тези два неврона си говорят, като си изпращат молекули, наречени невротрансмитери. Пресинаптичният неврон изпраща химикали до постсинаптичния неврон и в зависимост от това какви химикали изпраща, в постисинаптичния неврон могат да се случат различни неща. Един от важните невротрансмитери, които пресинаптичният неврон може да отдели, е ГАМК (гама-аминомаслена киселина) – основният инхибиторен невротрансмитер. Наричаме го инхибиторен невротрансмитер, защото има инхибиторен ефект върху постсинаптичния неврон. Намалява активността му. Инхибира го. Друг вид невротрансмитери, които пресинаптичният неврон може да изпрати, възбуждат втория неврон, възбуждат постсинаптичния неврон, увеличават активността му. Основният възбуден невротрансмитер се нарича глутамат – той увеличава активността на постсинаптичния неврон, възбужда го. Всичко това ще е важно, когато говорим за пътищата, в които участват базалните ганглии. Има две основни неща, за които ни трябва помощ, когато извършваме движения. Първо ни трябва помощ, за да извършим самото движение. Трябва ни помощ, за да стигнем от момента, в който казваме на телата си: "Хей, искам да си поместя ръката, искам да взема тази чаша с кафе", до момента, в който наистина движим ръката си. Трябва ни помощ за всичко, което се случва между тези два момента. Второто нещо, за което ни трябва помощ, е да не се движим, да направим така, че да не се движим, когато сме в покой или да не се движим, когато не искаме. Пътят, който се грижи за първото нещо, се нарича директен път, а този, който се грижи за второто нещо, се нарича индиректен път. Това са пътища на базалните ганглии. В тях участват структурите, за които говорихме току-що, когато разглеждахме мозъка. Сега ще говорим за директния път. Това са участниците в пътя, но преди да започнем, е важно да отбележим, че таламусът обикновено е инхибиран. Това означава, че ако не настъпи някаква промяна в мозъка, активността на таламуса остава потисната. Не му се позволява да е толкова активен, колкото иска. Целта на директния път е да премахне инхибирането и да позволи на таламуса да бъде по-активен, тъй като таламусът комуникира с моторната кора, която след това казва на мускулите ни да се движат. Следователно, ако искаме да извършим някакви движения, ако искаме да си поместим ръката, трябва да увеличим активността на таламуса. Това е целта на директния път. Първото нещо се случва тук горе в моторната кора, когато си кажем, "Хей, искам да извърша движение", тогава активираме възбуден неврон, който свързва моторната кора и стриатума. Невронът е бил там и преди, но сега моторната кора изпраща възбуден сигнал до стриатума по този възбуден неврон, който образува синапс с инхибиторен неврон в стриатума, който от своя страна се отправя към globus pallidus medialis. Възбудно съобщение се предава по възбуднен неврон и образува синапс с инхибиторен неврон в стриатума, който стига до globus pallidus medialis. Следователно стриатумът се възбужда и инхибиторните неврони в стриатума стават по-активни, защото стриатумът е активиран. Тези инхибиторни неврони стават по-активни и инхибират globus pallidus medialis повече, отколкото преди изпращането на възбудния сигнал от моторната кора. Възбуждането тук се осъществява благодарение на отделянето на глутамат, а инхибирането в globus pallidus medialis – благодарение на отделяне на ГАМК. Globus pallidus medialis е структурата, която обикновено потиска таламуса, тя потиска активността му. Сега активността на globus pallidus medialis е инхибирана от невроните на стриатума, активността на globus pallidus medialis е намалена. Следователно, когато активността на globus pallidus medialis е намалена, той не може да инхибира таламуса толкова, колкото обикновено. Таламусът вече не е инхибиран до толкова голяма степен, следователно може да увеличи активността си, да стане малко по-активен и да изпрати възбудни сигнали до моторната кора, тъй като има възбудни неврони, които стигат дотам. Той изпраща все повече и все повече сигнали до моторната кора, моторната кора става все по-активна и от своя страна изпраща възбудни съобщения до мускулите, които искаме да съкратим. Така правим движенията, които искаме. Докато това се случва, substantia nigra и nucleus subthalamicus работят на заден фон за финото регулиране на движенията. В substantia nigra има неврони, които са допаминергични, те свързват substantia nigra и стриатума, в който образуват синапси с инхибиторни неврони, които стигат до globus pallidus medialis – тези, за които говорихме преди малко. Когато активността на substantia nigra се увеличи, тя изпраща все повече и повече допамин до инхибиторните неврони в стриатума, които стигат до globus pallidus medialis. Инхибиторните неврони в стриатума имат допаминергични рецептори, които наричаме D1 рецептори. Когато допаминът от substantia nigra се свърже с D1 рецепторите на инхибиторните неврони в стриатума, те се възбуждат. Допаминът, идващ от substantia nigra, допълнително възбужда инхибиторните неврони, които се отправят към globus pallidus medialis, това води до още по-силно потискане на активността на globus pallidus medialis, което позволява на таламуса да стане още по-активен, защото сме намалили този сигнал още повече. А nucleus subthalamicus активира substantia nigra. Nucleus subthalamicus предава възбудни сигнали по възбудни неврони до substantia nigra, следователно substantia nigra се активира и изпраща още повече допамин към стриатума. А substantia nigra може да изпраща съобщения обратно към nucleus subthalamicus. Това става чрез инхибиторни неврони, благодарение на които substantia nigra може да каже на nucleus subthalamicus да спре да я активира. Тя може да инхибира nucleus subthalamicus, следователно nucleus subthalamicus спира да активира substantia nigra. Когато това се случи, когато substantia nigra вече не се активира от nucleus subthalamicus, нямаме тази допълнителна активност в таламуса. Стриатумът не може да окаже допълнително инхибиране върху globus pallidus medialis. Следователно нямаме толкова много движение в мускулите, както когато substantia nigra е активирана. Заедно тези структури от директния път увеличават възбуждането в моторната кора и я правят по-активна, което ни позволява да извършваме повече мускулни движения.