stringtranslate.com

Белое вещество

Структура белого вещества человеческого мозга (снимок получен с помощью МРТ ). Передняя часть справа.

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

Белое вещество названо так из-за его относительно светлого внешнего вида, обусловленного липидным содержанием миелина . Однако ткань свежесрезанного мозга кажется розовато-белой невооруженному глазу, поскольку миелин в основном состоит из липидной ткани, пронизанной капиллярами . Его белый цвет в подготовленных образцах обусловлен его обычной консервацией в формальдегиде .

Структура

Белое вещество

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

Общее количество длинноволновых волокон в пределах полушария головного мозга составляет 2% от общего количества кортико-кортикальных волокон (по всем областям коры) и примерно равно числу волокон, которые сообщаются между двумя полушариями в самой большой белой структуре мозга, мозолистом теле . [ 4] Шюц и Брайтенберг отмечают: «Как правило, количество волокон определенного диапазона длин обратно пропорционально их длине». [4]

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

Серое вещество

Другим основным компонентом мозга является серое вещество (на самом деле розовато-коричневого цвета из-за кровеносных капилляров), которое состоит из нейронов . Черная субстанция — это третий окрашенный компонент, обнаруженный в мозге, который выглядит темнее из-за более высоких уровней меланина в дофаминергических нейронах, чем в соседних областях. Обратите внимание, что белое вещество иногда может выглядеть темнее серого вещества на предметном стекле микроскопа из-за типа используемого красителя . Белое вещество мозга и спинного мозга не содержит дендритов , тел нервных клеток или более коротких аксонов, [ требуется ссылка ], которые можно найти только в сером веществе.

Расположение

Белое вещество составляет основную часть глубоких отделов 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 ), распределены в пределах белого вещества мозга.

Мозжечок структурирован аналогично головному мозгу, с поверхностной мантией коры мозжечка, глубоким белым веществом мозжечка (называемым « деревом жизни ») и агрегатами серого вещества, окруженными глубоким белым веществом мозжечка ( зубчатым ядром , шаровидным ядром , пробковидным ядром и ядром шатра ). Заполненные жидкостью желудочки мозга (боковые желудочки, третий желудочек , водопровод мозга , четвертый желудочек ) также расположены глубоко внутри белого вещества мозга.

Длина миелинизированного аксона

В одном небольшом исследовании было обнаружено, что у мужчин больше белого вещества, чем у женщин, как по объему, так и по длине миелинизированных аксонов, и что объем и длина уменьшаются с возрастом. (В этом исследовании участвовало всего 36 человек. [6] ) В возрасте 20 лет общая длина миелинизированных волокон у мужчин составляет 176 000 км, а у женщин — 149 000 км. Общая длина уменьшается с возрастом примерно на 10% каждое десятилетие, так что у мужчины в возрасте 80 лет она составляет 97 200 км, а у женщины — 82 000 км. Большая часть этого сокращения обусловлена ​​потерей более тонких волокон. Однако это сокращение может коррелировать с тем, что у мужчин мозг больше, чем у женщин [7] , и с уменьшением размера мозга с возрастом. [8]

Функция

Белое вещество — это ткань, через которую передаются сообщения между различными областями серого вещества в центральной нервной системе. Белое вещество белое из-за жирового вещества (миелина), которое окружает нервные волокна (аксоны). Этот миелин находится почти во всех длинных нервных волокнах и действует как электрическая изоляция. Это важно, поскольку позволяет сообщениям быстро передаваться из одного места в другое.

В отличие от серого вещества, пик развития которого приходится на двадцатилетний возраст человека, белое вещество продолжает развиваться и достигает пика в среднем возрасте. [9]

Исследовать

Рассеянный склероз (РС) является наиболее распространенным из воспалительных демиелинизирующих заболеваний центральной нервной системы , которые поражают белое вещество. При поражениях РС миелиновая оболочка вокруг аксонов разрушается из-за воспаления . [10] Расстройства, связанные с употреблением алкоголя, связаны с уменьшением объема белого вещества. [11]

Амилоидные бляшки в белом веществе могут быть связаны с болезнью Альцгеймера и другими нейродегенеративными заболеваниями . [12] Другие изменения, которые обычно происходят с возрастом, включают развитие лейкоареоза , представляющего собой разрежение белого вещества, которое может быть связано с различными состояниями, включая потерю бледности миелина, потерю аксонов и снижение ограничительной функции гематоэнцефалического барьера . [13]

Также имеются данные о том, что злоупотребление психоактивными веществами может привести к повреждению микроструктуры белого вещества, хотя длительное воздержание в некоторых случаях может обратить вспять такие изменения белого вещества. [14]

Повреждения белого вещества при магнитно-резонансной томографии связаны с несколькими неблагоприятными последствиями, такими как когнитивные нарушения и депрессия . [15] Гиперинтенсивность белого вещества часто обнаруживается у пациентов с сосудистой деменцией , особенно с мелкососудистыми/субкортикальными подтипами сосудистой деменции. [16]

Объем

Меньшие объемы (в терминах средних значений по группе) белого вещества могут быть связаны с большими дефицитами внимания , декларативной памяти , исполнительных функций , интеллекта и академической успеваемости . [17] [18] 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. [18] Целостность белого вещества снижается из-за старения. [19] Тем не менее, регулярные аэробные упражнения, по-видимому, либо откладывают эффект старения, либо, в свою очередь, улучшают целостность белого вещества в долгосрочной перспективе. [19] Изменения объема белого вещества из-за воспаления или травмы могут быть фактором тяжести обструктивного апноэ сна . [20] [21]

Визуализация

Изучение белого вещества продвинулось вперед с помощью нейровизуализационной техники, называемой диффузионно-тензорной томографией , где используются сканеры мозга магнитно-резонансной томографии (МРТ). По состоянию на 2007 год было опубликовано более 700 публикаций по этой теме. [22]

В статье 2009 года Яна Шольца и его коллег [23] использовалась диффузионно-тензорная визуализация (DTI) для демонстрации изменений в объеме белого вещества в результате обучения новой двигательной задаче (например, жонглированию). Исследование важно как первая статья, в которой соотносится двигательное обучение с изменениями белого вещества. Ранее многие исследователи считали, что этот тип обучения опосредован исключительно дендритами, которых нет в белом веществе. Авторы предполагают, что электрическая активность в аксонах может регулировать миелинизацию в аксонах. Или же грубые изменения диаметра или плотности упаковки аксона могут вызывать изменение. [24] [ самостоятельно опубликованный источник? ] Более недавнее исследование DTI Сампайо-Баптисты и его коллег сообщило об изменениях в белом веществе при двигательном обучении наряду с увеличением миелинизации. [25]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Блюменфельд, Хэл (2010). Нейроанатомия через клинические случаи (2-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. стр. 21. ISBN 978-0878936137. Области ЦНС, состоящие в основном из миелинизированных аксонов, называются белым веществом.
  2. ^ Дуглас Филдс, Р. (2008). «Белое вещество имеет значение». Scientific American . 298 (3): 54–61. Bibcode : 2008SciAm.298c..54D. doi : 10.1038/scientificamerican0308-54.
  3. ^ Кляйн, С.Б., и Торн, Б.М. Биологическая психология. Worth Publishers: Нью-Йорк. 2007. [ ISBN отсутствует ] [ нужна страница ]
  4. ^ ab Schüz, Almut; Braitenberg, Valentino (2002). "Белое вещество коры головного мозга человека: количественные аспекты кортико-кортикальной связи дальнего действия". В Schüz, Almut; Braitenberg, Valentino (ред.). Cortical Areas: Unity and Diversity, Conceptual Advances in Brain Research . Taylor and Francis. стр. 377–386. ISBN 978-0-415-27723-5.
  5. ^ Leenders, KL; Perani, D.; Lammertsma, AA; Heather, JD; Buckingham, P.; Jones, T.; Healy, MJR; Gibbs, JM; Wise, RJS; Hatazawa, J.; Herold, S.; Beaney, RP; Brooks, DJ; Spinks, T.; Rhodes, C.; Frackowiak, RSJ (1990). «Церебральный кровоток, объем крови и использование кислорода». Brain . 113 : 27–47. doi :10.1093/brain/113.1.27. PMID  2302536.
  6. ^ Марнер, Лизбет; Ниенгаард, Йенс Р.; Тан, Йонг; Паккенберг, Бенте (2003). «Значительная потеря миелинизированных нервных волокон в мозге человека с возрастом». Журнал сравнительной неврологии . 462 (2): 144–152. doi :10.1002/cne.10714. PMID  12794739. S2CID  35293796.
  7. ^ «Битва мозгов: мужчины против женщин». www.nm.org .
  8. ^ «Изменения, происходящие в стареющем мозге: что происходит, когда мы становимся старше». www.publichealth.columbia.edu . 2021-06-10.
  9. ^ Соуэлл, Элизабет Р.; Петерсон, Брэдли С.; Томпсон, Пол М.; Велком, Сюзанна Э.; Хенкениус, Эми Л.; Тога, Артур В. (2003). «Картирование изменений коры головного мозга на протяжении жизни человека». Nature Neuroscience . 6 (3): 309–315. doi :10.1038/nn1008. PMID  12548289. S2CID  23799692.
  10. ^ Хёфтбергер, Романа; Лассманн, Ганс (2018). «Воспалительные демиелинизирующие заболевания центральной нервной системы». Справочник по клинической неврологии . Т. 145. Elsevier. С. 263–283. doi :10.1016/b978-0-12-802395-2.00019-5. ISBN 978-0-12-802395-2. ISSN  0072-9752. PMC  7149979 . PMID  28987175.
  11. ^ Монниг, Молли А.; Тониган, Дж. Скотт; Йео, Рональд А.; Тома, Роберт Дж.; МакКрейди, Барбара С. (2013). «Объем белого вещества при расстройствах, связанных с употреблением алкоголя: метаанализ». Addiction Biology . 18 (3): 581–592. doi :10.1111/j.1369-1600.2012.00441.x. PMC 3390447. PMID  22458455 . 
  12. ^ Roseborough, Austyn; Ramirez, Joel; Black, Sandra E.; Edwards, Jodi D. (2017). «Связи между амилоидом β и гиперинтенсивностью белого вещества: систематический обзор». Alzheimer's & Dementia . 13 (10): 1154–1167. doi :10.1016/j.jalz.2017.01.026. ISSN  1552-5260. PMID  28322203. S2CID  35593591.
  13. ^ О'Салливан, М. (01.01.2008). «Лейкоареоз». Практическая неврология . 8 (1): 26–38. doi :10.1136/jnnp.2007.139428. ISSN  1474-7758. PMID  18230707. S2CID  219190542.
  14. ^ Hampton WH, Hanik I, Olson IR (2019). "[Злоупотребление психоактивными веществами и белое вещество: выводы, ограничения и будущее исследований тензорной диффузии]". Drug and Alcohol Dependence . 197 (4): 288–298. doi :10.1016/j.drugalcdep.2019.02.005. PMC 6440853 . PMID  30875650. Учитывая, что наша центральная нервная система представляет собой сложно сбалансированную, сложную сеть миллиардов нейронов и поддерживающих клеток, некоторые могут подумать, что внешние вещества могут вызвать необратимое повреждение мозга. Однако наш обзор рисует менее мрачную картину рассмотренных веществ. После длительного воздержания у лиц, злоупотребляющих алкоголем (Pfefferbaum et al., 2014) или опиатами (Wang et al., 2011), микроструктура белого вещества существенно не отличается от таковой у лиц, не употребляющих эти вещества. Также не было никаких доказательств того, что микроструктурные изменения белого вещества, наблюдаемые в продольных исследованиях каннабиса, никотина или кокаина, были полностью непоправимыми. Поэтому возможно, что, по крайней мере в некоторой степени, воздержание может обратить вспять эффекты злоупотребления психоактивными веществами на белое вещество. Способность белого вещества «восстанавливаться», скорее всего, зависит от уровня и продолжительности злоупотребления, а также от употребляемого вещества. 
  15. ^ О'Брайен, Джон Т. (2014). «Клиническое значение изменений белого вещества». Американский журнал гериатрической психиатрии . 22 (2). Elsevier BV: 133–137. doi :10.1016/j.jagp.2013.07.006. ISSN  1064-7481. PMID  24041523.
  16. ^ Хироно, Нобуцугу; Китагаки, Хадзимэ; Казуи, Хироаки; Хашимото, Мамору; Мори, Эцуро (2000). «Влияние изменений белого вещества на клиническое проявление болезни Альцгеймера». Инсульт . 31 (9). Ovid Technologies (Wolters Kluwer Health): 2182–2188. doi : 10.1161/01.str.31.9.2182 . ISSN  0039-2499. PMID  10978049.
  17. ^ Тасман, Аллан (2015). Психиатрия (на валлийском языке). Западный Сассекс, Англия: Wiley Blackwell. ISBN 978-1-118-84549-3. OCLC  903956524.
  18. ^ ab Fields, R. Douglas (2008-06-05). "Белое вещество в обучении, познании и психиатрических расстройствах". Trends in Neurosciences . 31 (7). Elsevier BV: 361–370. doi :10.1016/j.tins.2008.04.001. ISSN  0166-2236. PMC 2486416. PMID 18538868  . 
  19. ^ ab Справочник по психологии старения . Elsevier. 2016. doi :10.1016/c2012-0-07221-3. ISBN 978-0-12-411469-2.
  20. ^ 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. 
  21. ^ Чэнь, Сю-Лин; Лу, Чэн-Сянь; Линь, Синь-Чин; Чэнь, Пэй-Чин; Чоу, Кунь-Сянь; Линь, Вэй-Мин; Цай, Най-Вэнь; Су, Ю-Джи; Фридман, Майкл; Линь, Чин-По; Линь, Вэй-Че (2015-03-01). «Повреждение белого вещества и системное воспаление при обструктивном апноэ сна». Сон . 38 (3): 361–370. doi :10.5665/sleep.4490. ISSN  0161-8105. PMC 4335530 . PMID  25325459. 
  22. ^ 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. doi :10.1007/s12031-007-0029-0. PMID  18157658. S2CID  3354176.
  23. ^ Шольц, Ян; Кляйн, Мириам С; Беренс, Тимоти Э.Дж.; Йохансен-Берг, Хайди (2009). «Тренировки вызывают изменения в архитектуре белого вещества». Nature Neuroscience . 12 (11): 1370–1371. doi :10.1038/nn.2412. PMC 2770457 . PMID  19820707. 
  24. ^ "White Matter Matters". Dolan DNA Learning Center . Архивировано из оригинала 2009-11-12 . Получено 2009-10-19 .[ самостоятельно опубликованный источник ]
  25. ^ Сампайо-Баптиста, К.; Храпичев, А.А.; Фоксли, С.; Шлагхек, Т.; Шольц, Дж.; Джбабди, С.; Делука, Дж.К.; Миллер, К.Л.; Тейлор, А.; Томас, Н.; Клейм, Дж.; Сибсон, Н.Р.; Баннерман, Д.; Йохансен-Берг, Х. (2013). «Обучение двигательным навыкам вызывает изменения в микроструктуре белого вещества и миелинизации». Журнал нейронауки . 33 (50): 19499–19503. doi :10.1523/JNEUROSCI.3048-13.2013. PMC 3858622. PMID  24336716 . 

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки