голубоватое пятно головного мозга

Голубое пятно

Голубое пятно, голубоватое место, голубоватое пятно, синее пятно/место (лат. locus coeruleus ) — ядро, расположенное в стволе мозга на уровне моста (участок голубоватого цвета в верхнебоковой части ромбовидной ямки ствола головного мозга cнаружи от верхней ямки), часть ретикулярной формации. Система его проекций очень широка — аксоны восходят к верхним слоям коры больших полушарий, гиппокампу, миндалине, перегородке, стриатуму, коре мозжечка. Нисходящие проекции идут в спинной мозг к симпатическим и мотонейронам. Отвечает за физиологическую реакцию на напряжение и тревогу. Многие из его нейронов норадренергические.

Полезное

Смотреть что такое «Голубое пятно» в других словарях:

ЯДАССОНА – ТИЧЕ РОДИМОЕ ПЯТНО — (описано J. Jadassohn и швейцарским врачом M. Tieche, 1878–1938; синоним – голубой невус) – разновидность пигментного невуса дермального меланоцитарного происхождения: четко ограниченное круглое или овальное голубое родимое пятно диаметром 2–15… … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике

Сон — Спящие львы, Серенгети … Википедия

Здоровый сон — Спящие львы, Серенгети Евгений Плюшар. Спящая Итальянка … Википедия

Фаза медленного сна — Спящие львы, Серенгети Евгений Плюшар. Спящая Итальянка … Википедия

Болезнь Паркинсона — Дополнительные сведения: Паркинсонизм Болезнь Паркинсона … Википедия

Птицы-мыши — мышанки (Coliiformes), отряд птиц. Длина тела 30 38 см (включая очень длинный хвост); весят 42 56 г. На голове короткий хохол. Оперение рыхлое, пуховидное, перья с длинным добавочным стержнем. Окраска серая и палевая с мелкой рябью, на… … Большая советская энциклопедия

Сойка — (Garrulus glandarius) птица семейства вороновых отряда воробьиных. Длина тела 34 см, весит до 160 г. Оперение рыхлое, красновато серое, хвост чёрный, на крыле голубое пятно с чёрными пестринами, на голове хохол с чёрными пятнами.… … Большая советская энциклопедия

Семейство Игуаны (Iguanidae) — Пожалуй, ни одна другая группа современных ящериц не имеет такого разнообразия жизненных форм и связанных с ними различий в строении тела, как игуаны. Среди них мы встречаем множество лесных, кустарниковых, горных, скальных, пустынных,… … Биологическая энциклопедия

Последствия стресса (stress consequences) — Признание Клодом Бернаром, а затем Уолтером Кенноном и Гансом Селье, того, что стрессогенные события влияют на внутреннюю среду организма, привело к согласованным попыткам оценить вклад физ. и психол. повреждений в индуцировать или обострение… … Психологическая энциклопедия

Ретикулярная активирующая система (reticular activating system) — Ретикулярная формация (РФ) простирается от каудального отдела продолговатого мозга до рострального отдела промежуточного мозга. Ее нейроны образуют сетчатую структуру ствола мозга, в ячейках к рой закреплены группы специфических ядер, снабжающих… … Психологическая энциклопедия

Источник

Целостность голубого пятна головного мозга связали с эффективностью работы памяти

Düzel et al. / PNAS 2018

Снижение целостности голубого пятна (небольшая структура головного мозга, производящая норадреналин) может объяснить ухудшение памяти в пожилом возрасте. Это выяснили британские исследователи, которые проверили способность пожилых участников исследования извлекать негативные воспоминания. Как сообщается в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, эти данные могут быть полезны для изучения и профилактики процесса нейродегенерации в пожилом возрасте и связанного с ней когнитивного спада.

Голубое пятно (Locus coeruleus) — это небольшая анатомическая структура, которая находится в стволе головного мозга на уровне моста. Будучи главным источником биосинтеза норадреналина, голубое пятно участвует в регуляции циклов сна-бодрствования, эмоциональной регуляции, а также когнитивном контроле и процессах памяти и внимания. Нарушение его целостности также рассматривают как биомаркер ряда нейродегенеративных заболеваний, в том числе и болезни Альцгеймера: дегенерацию нейронов голубого пятна связывают с развитием патогенных форм тау-белка.

Тем не менее, до сих пор точно не известно, как именно связаны целостность голубого пятна и один из самых показательных маркеров развития нейродегенеративных заболеваний — когнитивный спад. Именно это изучила группа ученых из Университетского колледжа в Лондоне под руководством Эмры Дюзеля (Emrah Düzel). Ученые провели исследование корреляции эффективности работы эпизодической памяти с целостностью голубого пятна. Эту корреляцию также связали с возрастом: в исследовании приняли участие как люди в возрасте от 65 до 84 лет (22 человека), так и молодые люди (28 человек от 20 лет до 31 года).

В ходе исследования ученые провели эксперимент на обучение. Участникам были представлены два типа стимулов (изображений сцен): каждый из них соответствовал дальнейшему получению либо вознаграждения, либо наказания — в виде прибавления или снятия очков. От участников, соответственно, требовалось правильно определить стимул и получить максимальное количество очков (набрав более 20 очков, они получали денежное вознаграждение). В некоторых случаях стимулы были представлены по одиночке: в этом случае у участника выбора не было, и он получал тот исход (вознаграждение или наказание), который соответствовал одиночному стимулу. Такой тип презентации стимула был использован для того, чтобы вызвать у участников негативную эмоциональную реакцию, связанную с поражением, и в итоге изучить именно обработку негативных воспоминаний эпизодической памяти.

В качестве показателя целостности голубого вещества ученые с помощью МРТ измерили уровень нейромеланина — пигмента, который в больших количествах производится в катехоламинергических клетках голубого пятна, придавая ему характерный цвет.

Обе группы участников — и молодые, и пожилые люди — показали бóльшую эффективность извлечений воспоминаний эпизодической памяти до негативного события, а не после. Сама эффективность извлечения была связана с целостностью голубого пятна: у пожилых участником с меньшим количеством нейромеланина показатели работы эпизодической памяти (количество правильно соотнесенных стимулов) были ниже.

Авторы работы пришли к выводу, что биосинтез норадреналина — главного нейромедиатора голубого пятна — отвечает за эффективность работы памяти в пожилом возрасте. В дальнейшем результаты этого исследования можно использовать как для изучения процессе нейродегенерации, так и для разработки методов профилактики и лечения заболеваний, в патогенез которых входят нарушения памяти.

Помимо поиска маркеров ухудшения памяти в пожилом возрасте ученые также разрабатывают возможные методы ее улучшения. Например, пространственную память мышей можно улучшить с помощью инъекций плазмы из человеческой пуповины в гиппокамп, а на людях недавно опробовали электростимуляцию височных долей.

Источник

Как голубое пятно управляет памятью

Пространственная память формируется под действием дозы дофамина, которую голубое пятно мозга посылает напарнику-гиппокампу.

Гиппокамп – парная структура мозга, залегающая в височных отделах больших полушарий. Он нужен для того, чтобы мы помнили факты и события (то, что называется декларативной памятью).

Гиппокамп играет большую роль в превращении кратковременной памяти в долговременную: информация сохраняется сначала именно в гиппокампе, а затем постепенно переходит в кору больших полушарий, где и оседает на долговременное хранение. При повреждении гиппокампа развивается синдром Корсакова, когда человек не способен запоминать текущие события и заучивать новые факты, хотя старая память у него сохраняется.

Однако помимо декларативной памяти гиппокамп также необходим для пространственной памяти, которая хранит образы знакомого пространственного окружения, всевозможные карты и маршруты.

Еще 15 лет назад исследователи из лаборатории Судзуми Тонегавы в Массачусетском технологическом институте выяснили, что за пространственную память отвечает зона гиппокампа под названием СА3. Возникло предположение, что зона СА3 получает сигнал из какой-то другой области мозга, когда животное попадает в незнакомое пространственное окружение, что и стимулирует формирование памяти.

Сигнал может подаваться с помощью нейромодуляторов* – химических веществ, которые влияют на нейронную активность (о разнице между нейромедиаторами и нейромодуляторами см. сноску). В зону СА3 поступают нейромодуляторы из двух областей, одна из которых – голубое пятно – представляет собой древнее, залегающее в стволе мозга скопление серого вещества, влияющее на различные активные реакции, от бодрствования до тревоги и паники. У голубого пятна больше связей с гиппокампом, и главное – про него известно, что оно реагирует на новизну, поэтому решив больше узнать про пространственную память, исследователи решили сконцентрироваться именно на нем.

Голубое пятно реагирует на ряд сенсорных стимулов, в том числе на визуальные, звуковые и обонятельные, а затем посылает информацию в другие части мозга, включая гиппокамп. Чтобы понять, как работает связь между голубым пятном и гиппокампом, авторы работы вывели генетически модифицированных мышей, у которых эту связь можно было отключать в любой момент по желанию экспериментатора.

Мышей сажали в незнакомое им место, которое они внимательно изучали; потом, когда их снова сажали сюда на следующий день, они исследовали обстановку уже не так старательно – потому что успели ее запомнить, хотя бы отчасти. Но если во время первого раза им блокировали связь между голубым пятном и гиппокампом, то во второй раз животные исследовали его так, как будто только что увидели – иными словами, с первого раза у них в памяти ничего не осталось. Гипотеза, о которой мы говорили выше, получила экспериментальное подтверждение: чтобы гиппокамп запомнил незнакомую местность, ландшафт и т. д., ему действительно нужен соответствующий сигнал от голубого пятна.

Если бы такой системы не было и гиппокамп запоминал бы все, что видят глаза, мозг просто утонул бы в информации. Голубое пятно помогает фильтровать и отбирать информацию, включая память лишь тогда, когда это действительно нужно. Если в окружающей обстановке нет никакой новизны, голубое пятно работает, как обычно, не проявляя никакой особой активности. Но если место незнакомое, его нейроны начинают генерировать гораздо более частые импульсы.

Предположительно из-за этого нейромодулятор дофамин не успевает превратиться в норадреналин. В результате дофамин выделяется из голубого пятна как есть и поступают в гиппокамп. Дофамин играет очень большую роль в системе подкрепления мозга, которая отвечает за чувство удовольствия и мотивацию, а с мотивацией неизбежно связаны обучение и память. Полностью результаты исследований опубликованы в статье в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Пока что непонятно, как именно голубое пятно понимает, что обстановка вокруг – новая. Авторы работы полагают, что мозг как-то сравнивает то, что видит, с ожиданиями или с когнитивными картами, которые уже имеются в памяти. Как именно и где именно происходит сравнение ожиданий и реальности, исследователи собираются выяснить в ближайшее время.

* Нейромедиаторы распространяются в пределах одного синапса и воздействуют на ионные каналы нейронов, предназначенные для быстрой передачи нервного возбуждения.

Нейромодуляторы же распространяются по обширным участкам нервной ткани и воздействуют на рецепторы нейронов, которые откликаются медленнее и вызывают долговременные изменения синаптической пластичности. Наиболее известные нейромедиаторы, такие как дофамин, серотонин, ацетилхолин, норадреналин, являются одновременно и нейромодуляторами.

Источник

Тайны голубого пятна

Норадреналин. Гормон и нейромедиатор. Характер совсем не нордический: слывет «медиатором бодрствования», зачинщиком реакций «бей или беги» (черта семейная, брателло Адреналин способен на худшее).

Автор

Редакторы

«В глубине души» — это выражение мы используем в случае, когда говорим о каких-то представлениях, лежащих в основе нашего мировосприятия. Порой мы не всегда готовы с ними согласиться, но знаем, что они верны и влияют на нашу жизнь. В глубине нашего мозга находится скопление нервных клеток, которое влияет на нас: изменяет память, внимание, поведение. Отростки этих нейронов устремляются к различным отделам коры, чтобы на месте из синапсов выделилось вещество со знакомым нам названием — норадреналин.

Знакомая схема

Рисунок 1. Норадренергические волокна головного мозга. Из ряда глубоких структур мозга отростки норадреналиновых нейронов направляются в мозжечок, миндалевидное тело, кору и таламус.

Раньше я уже писал про дофамин [1] и серотонин [2]. Теперь настало время норадреналина (международное непатентованное наименование — норэпинефрин, у нас используется название из Британской фармакопеи). Это вещество не часто появляется в научных новостях, так что будем исправлять эту несправедливость. Не бывает неинтересных нейромедиаторов — бывает мало доступного материала.

Источником норадреналина в организме всех млекопитающих, в том числе и человека, является образование в глубоких отделах головного мозга, которое носит довольно необычное название — голубое пятно. Из голубого пятна множество отростков разбегается в различные отделы головного мозга: мозжечок, таламус, миндалевидное тело и кору (рис. 1). Подобная организация путей в мозге характерна для серотониновой и дофаминовой систем. По широте распределения связей норадреналиновые пути особенно напоминают серотониновую систему. Если рассматривать синтез норадреналина, то мы увидим, что для образования дофамина и норадреналина необходимы одни и те же реакции: дофамин является предшественником норадреналина (рис. 2).

Рисунок 2. Синтез норадреналина. На схеме также показаны пути синтеза других нейромедиаторов.

учебник «Новая физиология человека», ошибка на рисунке исправлена

В самόм голубом пятне существует четкое разделение нейронов по функциям, по тем отделам головного мозга, куда идут отростки норадренергических нейронов [3]. Для изучения такой функциональной специализации ученые вводили в моторную область и другие участки коры крыс специальный флуоресцирующий реагент, способный к ретроградному перемещению в клетках. Оказавшись в коре, вещество по аксонам мигрирует в голубое пятно, где можно будет распознать отдельные нейроны на срезах нервной ткани. В эксперименте сравнивали количество «прокрашенных» нейронов при парных инъекциях: одна инъекция проводилась в область моторной коры, локализация другой менялась в зависимости от изучаемого участка. Оказалось, что в среднем только около 5% нейронов, находящихся в голубом пятне, имели проекции в оба изучаемых участка, и отдельные участки коры получали сигналы преимущественно от «своих» норадренергических нейронов (рис. 3). Также различные популяции нейронов в голубом пятне отличались по биохимическим показателям и по электрической активности в зависимости от того, в какие участки коры направлялись их отростки. Это говорит о довольно сложной организации голубого пятна.

Рисунок 3. Различные популяции норадренергических нейронов в голубом пятне крысы. На рисунке изображены нейроны, отростки которых связаны с различными отделами головного мозга. М1 — моторная кора; OFC — орбитофронтальная кора, mPFC — срединная префронтальная кора; ACC — передний отдел поясной извилины.

Одна из главных функций норадренергической системы — регуляция активности организма. Работа голубого пятна связана с такими процессами, как сон и бодрствование [4]. При спокойном бодрствовании голубое пятно генерирует электрические импульсы с частотой 1–3 Гц (1–3 импульса в секунду). При предъявлении важных стимулов частота импульсов увеличивается до 8–10 Гц. Во время фазы медленного сна активность голубого пятна постепенно снижается, а фаза быстрого сна характеризуется почти полной инактивацией норадренергической системы. Кроме голубого пятна в регуляции цикла бодрствования задействованы и другие структуры глубоких отделов головного мозга — вместе они образуют целую систему регуляции активности нервной системы. Однако главный заводила в этой системе — голубое пятно [5].

Внимание! Внимание!

Голубое пятно входит в сложную сеть отделов нервной системы, которая регулирует внимание. Кроме норадреналиновых структур внимание зависит от серотониновых нейронов ядер шва и холинергических клеток, находящихся, например, в базальном ядре Мейнерта. Волокна голубого пятна, идущие в таламус и кору, больше всего влияют на поведение и внимание. Связи, соединяющие голубое пятно с гиппокампом (центром памяти) и миндалиной (центром эмоциональных реакций), оказывают влияние на процессы запоминания и — как следствие — на обучение.

Могло сложиться впечатление, что голубое пятно работает только на «выход», а не на «вход», но это не так: сигналы от сенсорных систем также приходят в него и меняют его активность. Входящие сигналы, не связанные с наказанием или наградой, вызывают небольшое повышение активности голубого пятна, но она быстро возвращается к прежнему уровню. Более важные события, оказывающие негативное или положительное влияние на организм, меняют активность голубого пятна значительно. Учитывая огромное количество связей этого отдела нервной системы с другими ее частями, будет меняться и активность связанных с ним отделов. Поступающая сенсорная информация будет модулировать активность головного мозга, не приводя к конкретным действиям. Это то, что ученик академика Павлова Пётр Степанович Купалов назвал усеченными условными рефлексами: реакция нервной системы на входящий стимул в виде изменения своей активности, без конкретных действий. По-видимому, подобные рефлексы осуществляются через голубое пятно.

Рисунок 4. Схема переключения внимания и его регуляции. LC (locus coeruleus) — голубое пятно; PFC (prefrontal cortex) — префронтальная кора; Amy — миндалина; NGC (nucleus gigantocellularis) — гигантоклеточное ядро ретикулярной формации; влияние норадреналина показано синими стрелками. Несмотря на то, что сигналы, входящие с периферии в голубое пятно (желтые и зеленые элементы), способны переносить фокус нашего внимания на какие-то объекты, сознательная активность (красные элементы) также позволяет нам произвольно регулировать внимание.

Приблизительная схема работы головного мозга при установлении фокуса внимания на какой-то задаче или определенном предмете может выглядеть так. Сенсорная информация приходит в голубое пятно из более глубоких отделов. Оттуда по норадренергическим волокнам сигналы отправляются в другие отделы мозга, отвечающие за мышление и поведенческие реакции — префронтальную кору и миндалевидное тело (рис. 4). Их активность, измененная под воздействием норадреналина, приводит к смещению внимания или конкретным действиям. Эти действия могут основываться на условных или безусловных рефлексах, что в принципе не так уж и важно. Однако активность лобной коры и миндалевидного тела может влиять на состояние голубого пятна: мы способны сознательно игнорировать поступающие извне сигналы. Например, углубляться в чтение книги при работающем телевизоре [6].

Уделяемое той или иной проблеме внимание сложно измерить напрямую. Существуют когнитивные тесты, используемые в психологии и медицине, но биологов обычно интересуют показатели, которые напрямую связаны с физиологическими изменениями. Для изучения внимания таким показателем стал размер зрачка [7]. В одном исследовании, проведенном норвежско-британским коллективом, учитывались изменения в размере зрачков и активности голубого пятна при отслеживании разного количества движущихся точек [8]. Размер зрачка регистрировался при помощи пупиллометрии: этот метод позволяет с большой точностью отследить изменения диаметра отверстия, которое пропускает свет на сетчатку глаза. Активность мозга считывалась при помощи одного из самых популярных методов в функциональной нейробиологии — функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). При проведении фМРТ учитывается сигнал от насыщенного кислородом гемоглобина: чем больше такого гемоглобина в определенной части мозга, тем активнее она работает. После обработки данных стало ясно, что:

Эти результаты демонстрируют, что изменение активности голубого пятна у человека связано с изменением объема и направленности его внимания.

Рисунок 5. Корреляция между размером зрачков и количеством отслеживаемых движущихся точек.

Важно помнить

Память — это основа нашей личности, но запоминаем мы не каждый день своей жизни. В памяти чаще всего запечатлевается эмоционально окрашенная информация. Однажды я прочел частное жизнеописание одной женщины, составленное родственниками с ее слов. Тогда меня удивило, что бόльшую часть текста составляли события времен Великой Отечественной войны. Она мало говорила про свою жизнь и жизнь семьи после 1945-го года, хотя жила она долго. Можно бесконечно спорить, что запоминается лучше — хорошее или плохое (об экспериментах, посвященных механизмам запоминания мошенников и добропорядочных граждан, например, рассказано в статье [9]). Сейчас же нас интересует, как в человеческом мозге осуществляется избирательное запоминание.

При эмоциональном возбуждении в нашем организме вырабатываются адреналин и кортизол — широко известные гормоны стресса. Интересно, что их воздействие на память осуществляется не в момент совершения действия или обучения, а уже после их завершения. Например, введение кортикостерона (аналог человеческого кортизола) мышам в гиппокамп улучшает запоминание правильного способа выполнения задания [10], но использование адреноблокаторов — препаратов, мешающих связыванию адреналина с рецепторами, — ухудшает запоминание [11]. Скорее всего, глюкокортикоидные гормоны могут улучшить запоминание, если миндалевидное тело (центр эмоционального реагирования в нашем мозге) активировано при помощи норадренергической системы. Основной объем работы производят усеченные условные рефлексы, которые настраивают память на запоминание тех или иных событий или деталей.

Интересно, что при помощи фМРТ можно выявить отдельные функциональные сети в мозге, которые активируются при успешных и неуспешных действиях человека [12]. Успешные действия вызывают активацию голубого пятна и дорсолатеральной префронтальной коры, а ошибочные — системы «голубое пятно — поясная кора» (поясная кора — центр определения ошибок нашего мозга). Первая связь может напрямую влиять на принятие решений путем выработки поведенческих стратегий и их коррекции.

Больше или меньше

Очень близким понятием к вниманию и возбуждению в биологии поведения является стресс. Мы привыкли к тому, что термин «стресс» несет негативный смысл, но в широком смысле стресс — это реакция на новое. Как мы уже знаем, появление чего-то нового в нашем поле восприятия меняет активность мозга, что происходит путем перестройки работы голубого пятна. Стрессовая реакция запускается после возбуждения голубого пятна и ряда дополнительных, не входящих в него, норадренергических структур. Активность норадренергической системы может быть повышена (гиперфункция) и вызывать тревогу и стресс, но также существуют состояния ее пониженной функции (гипофункция), что приводит к соответствующим эффектам (табл. 1).

Если посмотреть на таблицу, то можно сообразить, что все психические расстройства могут быть поделены на две группы в зависимости от того, в каком состоянии — гипо- или гиперфункции — находится норадренергическая система нашего организма. Повышенная активность этой системы наблюдается при психических нарушениях, которые сопровождаются тревогой и возбуждением: посттравматическом стрессовом расстройстве, панических атаках и маниакальных состояниях. С депрессией и шизофренией дело обстоит сложней. В случае депрессии существуют широко известные варианты болезни с подавленностью и сниженным настроением. Однако есть клинические случаи депрессии, при которых серьезную часть симптоматики представляют тревога и возбуждение. В первом случае активность норадренергической системы будет снижена, а во втором — наоборот [13].

Шизофрения, как я рассказывал ранее в материале про дофамин [1], представляет собой комплекс симптомов, которые могут быть поделены на три группы — позитивные (бред, галлюцинации), негативные (уменьшение яркости эмоций, снижение активности) и когнитивные (нарушение обработки информации). Как уже можно было догадаться, негативная симптоматика связана с гипоактивацией норадренергической системы, а позитивная вызывается ее повышенной активностью [14].

На этом описание норадренергической системы можно считать законченным, хотя и не полным. В целом картина с тремя основными нейромедиаторами выглядит следующим образом. Дофаминовая система — это генеральный директор компании «Мозг». Он управляет общим вектором развития, и его решения порой могут иметь не самые рациональные основания. Серотониновая система — менеджеры и управляющие, на долю которых выпала организация и упорядочивание всей работы. Норадреналин в этой фирме — исполнительный директор, щедро раздающий указания и распределяющий ресурсы. Совместная деятельность этих «управленцев» создает нашу психику, наше «Я», которое напрямую зависит от генов, задействованных в работе этих систем, и структуры самого мозга, которая меняется на пути индивидуального развития каждого человека.

Источник