stringtranslate.com

белое вещество

Структура белого вещества головного мозга человека (снимки МРТ ).

Белое вещество относится к областям центральной нервной системы (ЦНС), которые в основном состоят из миелинизированных аксонов , также называемых трактами . [1] Белое вещество, долгое время считавшееся пассивной тканью, влияет на обучение и функции мозга, модулируя распределение потенциалов действия , действуя как реле и координируя связь между различными областями мозга. [2]

Белое вещество названо так из-за его относительно светлого вида, обусловленного содержанием липидов в миелине . Однако ткань свежеразрезанного мозга невооруженным глазом кажется розовато-белой, поскольку миелин состоит в основном из липидной ткани, пронизанной капиллярами . Его белый цвет в приготовленных образцах обусловлен его обычной консервацией в формальдегиде .

Состав

белое вещество

Белое вещество состоит из пучков, которые соединяют между собой различные области серого вещества (места расположения тел нервных клеток) головного мозга и передают нервные импульсы между нейронами. Миелин действует как изолятор, который позволяет электрическим сигналам прыгать , а не проходить через аксон, увеличивая скорость передачи всех нервных сигналов. [3]

Общее количество волокон дальнего действия в полушарии головного мозга составляет 2% от общего количества корково-кортикальных волокон (во всех областях коры) и примерно такое же количество, как и число тех, которые сообщаются между двумя полушариями в самой большой структуре белой ткани мозга. мозолистое тело . [4] Шюц и Брайтенберг отмечают: «Грубо говоря, количество волокон определенного диапазона длин обратно пропорционально их длине». [4]

Доля кровеносных сосудов в белом веществе у взрослых лиц не пожилого возраста составляет 1,7–3,6%. [5]

Серое вещество

Другим основным компонентом мозга является серое вещество (на самом деле розовато-коричневое из-за кровеносных капилляров), которое состоит из нейронов . Черная субстанция — это компонент третьего цвета, обнаруженный в мозге, который кажется более темным из-за более высокого уровня меланина в дофаминергических нейронах, чем в близлежащих областях. Обратите внимание, что белое вещество иногда может казаться на предметном стекле темнее серого вещества из-за типа используемого красителя . Белое вещество головного и спинного мозга не содержит дендритов , тел нервных клеток или более коротких аксонов, которые можно найти только в сером веществе.

Расположение

Белое вещество образует основную часть глубоких отделов головного мозга и поверхностных отделов спинного мозга . Агрегаты серого вещества, такие как базальные ганглии ( хвостатое ядро , скорлупа , бледный шар , черная субстанция , субталамическое ядро , прилежащее ядро ) и ядра ствола мозга ( красное ядро , ядра черепных нервов ), распространены в белом веществе головного мозга.

Мозжечок структурирован аналогично головному мозгу, с поверхностной мантией коры мозжечка, глубоким белым веществом мозжечка (так называемым «деревом жизни » ) и агрегатами серого вещества, окруженными глубоким белым веществом мозжечка ( зубчатое ядро , шаровидное ядро , эмболиформное ядро ​​и фастигиальное ядро ). Заполненные жидкостью желудочки головного мозга (боковые желудочки, третий желудочек , водопровод мозга , четвертый желудочек ) также расположены глубоко в белом веществе головного мозга.

Длина миелинизированного аксона

У мужчин больше белого вещества, чем у женщин, как по объему, так и по длине миелинизированных аксонов. В 20-летнем возрасте общая длина миелиновых волокон у мужчин составляет 176 000 км, у женщин — 149 000 км. [6] С возрастом наблюдается снижение общей длины примерно на 10% каждое десятилетие, так что мужчина в возрасте 80 лет имеет длину 97 200 км, а женщина - 82 000 км. [6] Большая часть этого снижения происходит из-за потери более тонких волокон. Однако в это исследование вошли только 36 участников. [6]

Функция

Белое вещество — это ткань, через которую проходят сообщения между различными областями серого вещества центральной нервной системы. Белое вещество белое из-за жирового вещества (миелина), окружающего нервные волокна (аксоны). Этот миелин содержится почти во всех длинных нервных волокнах и действует как электрическая изоляция. Это важно, поскольку позволяет сообщениям быстро передаваться с места на место.

В отличие от серого вещества, пик развития которого приходится на двадцать с небольшим лет, белое вещество продолжает развиваться и достигает пика в среднем возрасте. [7]

Исследовать

Рассеянный склероз (РС) — наиболее распространенное из воспалительных демиелинизирующих заболеваний центральной нервной системы , поражающих белое вещество. При поражениях рассеянного склероза миелиновая оболочка вокруг аксонов повреждается из-за воспаления . [8] Расстройства, связанные с употреблением алкоголя , связаны с уменьшением объема белого вещества. [9]

Амилоидные бляшки в белом веществе могут быть связаны с болезнью Альцгеймера и другими нейродегенеративными заболеваниями . [10] Другие изменения, которые обычно происходят с возрастом, включают развитие лейкоареоза , который представляет собой разрежение белого вещества, которое может коррелировать с различными состояниями, включая потерю бледности миелина, потерю аксонов и снижение рестриктивной функции крови . – мозговой барьер . [11]

Существуют также доказательства того, что злоупотребление психоактивными веществами может повредить микроструктуру белого вещества, хотя длительное воздержание в некоторых случаях может обратить вспять такие изменения белого вещества. [12]

Поражения белого вещества при магнитно-резонансной томографии связаны с несколькими неблагоприятными последствиями, такими как когнитивные нарушения и депрессия . [13] Гиперинтенсивность белого вещества чаще всего присутствует при сосудистой деменции , особенно среди мелких сосудов/подкорковых подтипов сосудистой деменции. [14]

Объем

Меньшие объемы (в среднем по группе) белого вещества могут быть связаны с большим дефицитом внимания , декларативной памяти , исполнительных функций , интеллекта и академической успеваемости . [15] [16] Однако изменение объема происходит непрерывно на протяжении всей жизни из-за нейропластичности и является скорее способствующим, чем определяющим фактором определенных функциональных дефицитов из-за компенсирующих эффектов в других областях мозга. [16] Целостность белого вещества снижается из-за старения. [17] Тем не менее, регулярные аэробные упражнения , по-видимому, либо отсрочивают эффект старения, либо, в свою очередь, улучшают целостность белого вещества в долгосрочной перспективе. [17] Изменения объема белого вещества вследствие воспаления или травмы могут быть фактором тяжести обструктивного апноэ во сне . [18] [19]

Визуализация

Исследование белого вещества было усовершенствовано с помощью метода нейровизуализации , называемого диффузионно-тензорной визуализацией , при котором используются сканеры головного мозга магнитно-резонансной томографии (МРТ). По состоянию на 2007 год по этой теме опубликовано более 700 публикаций. [20]

В статье 2009 года Яна Шольца и его коллег [21] использовалась диффузионно-тензорная визуализация (DTI) для демонстрации изменений объема белого вещества в результате изучения новой двигательной задачи (например, жонглирования). Исследование важно как первая статья, которая соотносит двигательное обучение с изменениями белого вещества. Ранее многие исследователи считали, что этот тип обучения опосредуется исключительно дендритами, которых нет в белом веществе. Авторы предполагают, что электрическая активность в аксонах может регулировать миелинизацию в аксонах. Или же причиной этих изменений могут быть грубые изменения в диаметре или плотности упаковки аксона. [22] [ собственный источник? ] Более недавнее исследование DTI, проведенное Сампайо-Баптистой и его коллегами, сообщило об изменениях в белом веществе в результате двигательного обучения, а также об увеличении миелинизации. [23]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Блюменфельд, Хэл (2010). Нейроанатомия через клинические случаи (2-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. п. 21. ISBN 978-0878936137. Области ЦНС, состоящие преимущественно из миелинизированных аксонов, называются белым веществом.
  2. ^ Дуглас Филдс, Р. (2008). «Белая материя имеет значение». Научный американец . 298 (3): 54–61. Бибкод : 2008SciAm.298c..54D. doi : 10.1038/scientificamerican0308-54.
  3. ^ Кляйн, С.Б., и Торн, Б.М. Биологическая психология. Издательство Worth: Нью-Йорк. 2007. [ отсутствует ISBN ] [ необходима страница ]
  4. ^ аб Шюц, Альмут; Брайтенберг, Валентино (2002). «Белое вещество коры головного мозга человека: количественные аспекты корково-кортикальной дальней связи». В Шюце, Альмут; Брайтенберг, Валентино (ред.). Области коры: единство и разнообразие, концептуальные достижения в исследованиях мозга . Тейлор и Фрэнсис. стр. 377–386. ISBN 978-0-415-27723-5.
  5. ^ Лендерс, КЛ; Перани, Д.; Ламмертсма, А.А.; Хизер, доктор юридических наук; Бэкингем, П.; Джонс, Т.; Хили, MJR; Гиббс, Дж. М.; Мудрый, RJS; Хатазава, Дж.; Герольд, С.; Бини, Р.П.; Брукс, диджей; Спинкс, Т.; Родос, К.; Фраковяк, RSJ (1990). «Мозговой кровоток, объем крови и использование кислорода». Мозг . 113 : 27–47. дои : 10.1093/мозг/113.1.27. ПМИД  2302536.
  6. ^ abc Марнер, Лисбет; Ньенгаард, Йенс Р.; Тан, Юн; Паккенберг, Бенте (2003). «Заметная потеря миелинизированных нервных волокон в мозге человека с возрастом». Журнал сравнительной неврологии . 462 (2): 144–152. дои : 10.1002/cne.10714. PMID  12794739. S2CID  35293796.
  7. ^ Соуэлл, Элизабет Р.; Петерсон, Брэдли С.; Томпсон, Пол М.; Добро пожаловать, Сюзанна Э.; Хенкениус, Эми Л.; Тога, Артур В. (2003). «Картирование корковых изменений на протяжении всей жизни человека». Природная неврология . 6 (3): 309–315. дои : 10.1038/nn1008. PMID  12548289. S2CID  23799692.
  8. ^ Хофтбергер, Романа; Лассманн, Ганс (2018). «Воспалительные демиелинизирующие заболевания центральной нервной системы». Справочник по клинической неврологии . Том. 145. Эльзевир. стр. 263–283. дои : 10.1016/b978-0-12-802395-2.00019-5. ISBN 978-0-12-802395-2. ISSN  0072-9752. ПМК  7149979 . ПМИД  28987175.
  9. ^ Монниг, Молли А.; Тониган, Дж. Скотт; Йо, Рональд А.; Тома, Роберт Дж.; Маккрейди, Барбара С. (2013). «Объем белого вещества при расстройствах, связанных с употреблением алкоголя: метаанализ». Биология наркомании . 18 (3): 581–592. дои : 10.1111/j.1369-1600.2012.00441.x. ПМК 3390447 . ПМИД  22458455. 
  10. ^ Роузборо, Остин; Рамирес, Джоэл; Блэк, Сандра Э.; Эдвардс, Джоди Д. (2017). «Связь между амилоидом β и гиперинтенсивностью белого вещества: систематический обзор». Болезнь Альцгеймера и деменция . 13 (10): 1154–1167. дои :10.1016/j.jalz.2017.01.026. ISSN  1552-5260. PMID  28322203. S2CID  35593591.
  11. ^ О'Салливан, М. (1 января 2008 г.). «Лейкоареоз». Практическая неврология . 8 (1): 26–38. дои : 10.1136/jnnp.2007.139428. ISSN  1474-7758. PMID  18230707. S2CID  219190542.
  12. ^ Хэмптон WH, Ханик I, Олсон IR (2019). «[Злоупотребление психоактивными веществами и белое вещество: выводы, ограничения и будущее исследований диффузионной тензорной визуализации]». Наркотическая и алкогольная зависимость . 197 (4): 288–298. doi :10.1016/j.drugalcdep.2019.02.005. ПМК 6440853 . PMID  30875650. Учитывая, что наша центральная нервная система представляет собой сложно сбалансированную, сложную сеть из миллиардов нейронов и поддерживающих клеток, некоторые могут предположить, что внешние вещества могут вызвать необратимое повреждение мозга. Однако наш обзор рисует менее мрачную картину рассматриваемых веществ. После длительного воздержания у лиц, злоупотребляющих алкоголем (Pfefferbaum et al., 2014) или опиатов (Wang et al., 2011), микроструктура белого вещества существенно не отличается от лиц, не употребляющих алкоголь. Также не было никаких доказательств того, что микроструктурные изменения белого вещества, наблюдаемые в продольных исследованиях каннабиса, никотина или кокаина, были совершенно необратимыми. Поэтому возможно, что, по крайней мере в некоторой степени, воздержание может обратить вспять влияние злоупотребления психоактивными веществами на белое вещество. Способность белого вещества «приходить в норму», скорее всего, зависит от уровня и продолжительности злоупотребления, а также от вещества, которым злоупотребляют. 
  13. ^ О'Брайен, Джон Т. (2014). «Клиническое значение изменений белого вещества». Американский журнал гериатрической психиатрии . Эльзевир Б.В. 22 (2): 133–137. дои :10.1016/j.jagp.2013.07.006. ISSN  1064-7481. ПМИД  24041523.
  14. ^ Хироно, Нобуцугу; Китагаки, Хадзиме; Кадзуи, Хироаки; Хашимото, Мамору; Мори, Эцуро (2000). «Влияние изменений белого вещества на клиническое проявление болезни Альцгеймера». Гладить . Ovid Technologies (Wolters Kluwer Health). 31 (9): 2182–2188. дои : 10.1161/01.str.31.9.2182 . ISSN  0039-2499. ПМИД  10978049.
  15. ^ Тасман, Аллан (2015). Психиатрия (на валлийском языке). Западный Суссекс, Англия: Уайли Блэквелл. ISBN 978-1-118-84549-3. ОКЛК  903956524.
  16. ^ ab Филдс, Р. Дуглас (5 июня 2008 г.). «Белое вещество в обучении, познании и психических расстройствах». Тенденции в нейронауках . Эльзевир Б.В. 31 (7): 361–370. doi :10.1016/j.tins.2008.04.001. ISSN  0166-2236. ПМК 2486416 . ПМИД  18538868. 
  17. ^ ab Справочник по психологии старения . Эльзевир. 2016. doi :10.1016/c2012-0-07221-3. ISBN 978-0-12-411469-2.
  18. ^ Кастроново, Винченца; Шифо, Паола; Кастеллано, Антонелла; Алоя, Марк С.; Яданца, Антонелла; Марелли, Сара; Каппа, Стефано Ф.; Страмби, Луиджи Ферини; Фалини, Андреа (01 сентября 2014 г.). «Целостность белого вещества при обструктивном апноэ во сне до и после лечения». Спать . 37 (9): 1465–1475. дои : 10.5665/sleep.3994. ISSN  0161-8105. ПМК 4153061 . ПМИД  25142557. 
  19. ^ Чен, Сю-Лин; Лу, Ченг-Сянь; Линь, Синь-Цзин; Чен, Пей-Чин; Чжоу, Кунь-Сянь; Линь, Вэй-Мин; Цай, Най-Вэнь; Су, Ю-Джи; Фридман, Майкл; Линь, Чинг-По; Линь, Вэй-Че (01 марта 2015 г.). «Повреждение белого вещества и системное воспаление при обструктивном апноэ во сне». Спать . 38 (3): 361–370. дои : 10.5665/sleep.4490. ISSN  0161-8105. ПМЦ 4335530 . ПМИД  25325459. 
  20. ^ Ассаф, Янив; Пастернак, Офер (2007). «Картирование белого вещества на основе диффузионно-тензорной визуализации (DTI) в исследованиях мозга: обзор». Журнал молекулярной нейронауки . 34 (1): 51–61. дои : 10.1007/s12031-007-0029-0. PMID  18157658. S2CID  3354176.
  21. ^ Шольц, Ян; Кляйн, Мириам С; Беренс, Тимоти Э.Дж.; Йохансен-Берг, Хайди (2009). «Тренинг вызывает изменения в архитектуре белого вещества». Природная неврология . 12 (11): 1370–1371. дои : 10.1038/nn.2412. ПМК 2770457 . ПМИД  19820707. 
  22. ^ «Белое вещество имеет значение». Центр изучения ДНК Долана . Архивировано из оригинала 12 ноября 2009 г. Проверено 19 октября 2009 г.[ самостоятельный источник ]
  23. ^ Сампайо-Баптиста, К.; Храпичев А.А.; Фоксли, С.; Шлагек, Т.; Шольц, Дж.; Джбабди, С.; Делука, GC; Миллер, КЛ; Тейлор, А.; Томас, Н.; Кляйм, Дж.; Сибсон, Северная Каролина; Баннерман, Д.; Йохансен-Берг, Х. (2013). «Обучение двигательным навыкам вызывает изменения в микроструктуре белого вещества и миелинизации». Журнал неврологии . 33 (50): 19499–19503. doi : 10.1523/JNEUROSCI.3048-13.2013. ПМЦ 3858622 . ПМИД  24336716. 

дальнейшее чтение

Внешние ссылки