Продольная щель ( или мозговая щель , большая продольная щель , срединная продольная щель , межполушарная щель ) — это глубокая борозда, разделяющая два полушария головного мозга позвоночных . Внутри нее находится продолжение твердой мозговой оболочки (одна из мозговых оболочек ), называемое серпом мозга . [ 1] Внутренние поверхности двух полушарий извиты извилинами и бороздами , как и наружная поверхность мозга.
Все три оболочки коры ( твердая мозговая оболочка , паутинная мозговая оболочка , мягкая мозговая оболочка ) сворачиваются и спускаются глубоко вниз в продольную щель, физически разделяя два полушария. Falx cerebri — это название твердой мозговой оболочки между двумя полушариями, значение которой обусловлено тем, что это самый наружный слой оболочек. Эти слои предотвращают любую прямую связь между двусторонними долями коры, поэтому любые пути должны проходить через мозолистое тело. Сосудистая сеть falx cerebri снабжает кровью самые внутренние поверхности коры, соседствующие со срединно-сагиттальной плоскостью. [2]
Хотя эта борозда разделяет мозг, два полушария коры головного мозга человека не являются идеально симметричными, как по структуре, так и по функциям. Например, planum temporale , примерно соответствующая зоне Вернике , оказалась в 10 раз больше в левом полушарии, чем в правом. [3] Напротив, хвостатое ядро , в базальных ганглиях , оказалось больше в правом полушарии. [4]
Мозолистое тело соединяет две половины мозга ниже щели и передает визуальные, слуховые и соматосенсорные сообщения между каждой половиной. Мозолистое тело отвечает за движение глаз и зрительное восприятие, поддерживая баланс между возбуждением и вниманием, а также способность определять места сенсорной стимуляции. В клинических условиях больные эпилепсией могут извлечь пользу из разделения мозолистого тела. [5] [6]
Считается, что большинство существующих животных, включая Homo sapiens , произошли от общего червеобразного предка, жившего около 600 миллионов лет назад, называемого урбилатерий . Билатерийное животное — это животное, имеющее симметричные левую и правую половины тела. Хотя до сих пор ведутся споры о том, имел ли этот вид сложный мозг или нет, развитие подобных видов подтверждает гипотезу о том, что у него было по крайней мере простое переднее скопление нервных клеток, называемое цефалоном . [ 7] Кроме того, исследования показали, что этот цефалон был двусторонним, состоящим из двух или более связанных подмножеств, которые разделены средней сагиттальной плоскостью , [8] что предполагает первый пример такого разделения.
Нервный гребень появляется у эмбриона млекопитающего уже на 20-й день развития. [9] Именно во время эмбрионального развития появляется нервная трубка, которая сворачивается в полую структуру, как показано на рисунке 1. Этот процесс также известен как нейруляция. [10] Нервная трубка — это место, где формируется центральная нервная система, которая позже в процессе развития будет подразделена и дифференцирована на отдельные отделы головного и спинного мозга. Эти подразделения происходят с помощью сигнальных молекул, которые направляют дифференцированные клетки в их правильное местоположение в организме. [11] Двусторонние стороны этой структуры затем дают начало двум полушариям коры Homo sapiens, но не сливаются ни в одной точке, кроме мозолистого тела. В результате образуется продольная щель. [12] Продольная щель может появиться уже на восьмой неделе развития и отчетливо разделяет два полушария примерно к десятой неделе беременности. [13]
По сути, цель борозды — разделить мозг на два полушария , левое и правое. Благодаря исследованиям случаев повреждения мозга или инсульта с любой стороны каждого полушария, есть доказательства того, что левая сторона мозга контролирует правую сторону тела, а правая сторона контролирует левую сторону тела. [14] У пациентов с инсультом были обнаружены односторонние нарушения после повреждения либо левого, либо правого полушария, что влияет на противоположную сторону тела. [15] Разделение каждого полушария позволяет специализироваться на хранении, процедурных и когнитивных функциях . Благодаря «экспериментам с разделенным мозгом» показано, что левое полушарие специализируется на математике, языке и общей логистике. [16] Правое полушарие дополнительно специализируется, как правило, на музыке, искусстве, распознавании лиц и в большинстве пространственных событий. [17]
Продольная щель также играет роль в зрительном нервном тракте. Это показано на (рис. 4) с зрительным перекрестом , который проводит нерв от правого глаза к левому полушарию и от левого глаза к правому полушарию. Продольная щель допускает это неправильное направление и пересечение нервов. [18] Пересечение кажется нелогичным, однако оно служит адаптивной цели. Эта цель состоит в том, чтобы дать нам стереопсис (глубинное и трехмерное зрение), а также развитие бинокулярного зрения . [19] Эти два компонента в сочетании дают возможность иметь большее воспринимаемое поле зрения, что совпадает с гипотезой о том, что это адаптивная функция, заданная расположением и структурой щелей. Повреждение нерва за зрительным перекрестом приведет к потере или ухудшению соответствующего глаза. Если правая сторона мозга повреждена, а нерв поврежден или разрушен, то левый глаз также будет следовать тяжести повреждения. [20]
Продольная трещина играет ключевую роль в каллозотомии тела , нейрохирургии, приводящей к разделению мозга , поскольку она обеспечивает беспрепятственный доступ к мозолистому телу. Каллозотомия тела является одной из процедур, используемых для фармакологического лечения трудноизлечимых случаев эпилепсии , и она заключается в разделении нервных волокон, проходящих между двумя полушариями через мозолистое тело. Нейрохирург разделяет два полушария физически, раздвигая их с помощью специальных инструментов, и разрезает либо приблизительно две трети волокон в случае частичной каллозотомии, либо все в случае полной каллозотомии. [21] Без наличия продольной трещины процедура каллозотомии тела была бы значительно более сложной и опасной, поскольку она потребовала бы от хирурга прохождения через плотно связанные области коры. После процедуры два полушария больше не могут общаться друг с другом, как раньше.
В то время как мозг пациентов обычно адаптируется и позволяет вести непрерывную повседневную жизнь, когнитивные тесты могут легко определить, есть ли у пациента расщепленный мозг. В эксперименте с химерической фигурой, с женским лицом на левой половине и мужским лицом на правой половине, пациент с расщепленным мозгом, фокусирующийся на средней точке, укажет на лицо женщины, когда его попросят указать на лицо на картинке, и ответит «мужчина», если его спросить, что изображено на картинке. [22] Это происходит потому, что веретенообразная область лица (FFA) находится в правом полушарии, в то время как языковые центры находятся преимущественно в левом полушарии.
В исследованиях низкочастотная повторяющаяся транскраниальная магнитная стимуляция (rTMS) была протестирована с различными когнитивными процессами во время задач восприятия времени . Исследования анализировали влияние низкочастотной rTMS на тесты восприятия времени, когда rTMS была применена к «теменной медиальной продольной щели». Результаты показали доказательства, подтверждающие гипотезу о том, что участники этого исследования недооценивали свое восприятие времени в течение коротких промежутков времени и переоценивали в течение более длительных периодов времени. В частности, 20 участников недооценивали временные интервалы в 1 секунду и переоценивали интервалы в 4 секунды/9 секунд после применения 1-Гц rTMS. [23]
Продольная щель может служить эффективным хирургическим проходом в лобной кости во время центральной и птериональной краниотомии, которая открывается в череп хирургическим путем. [24] [25] Хотя существуют различия в форме головы у многих видов, было обнаружено, что у собак наблюдается высокая вариабельность с точки зрения формы головы, что затрудняет поиск хирургической процедуры на мозге, которая будет работать эффективно для них. Одной из целей исследования было различить анатомию продольной мозговой щели и ее возможные вариации у брахи-(B), долихо-(D) и мезатицефальных-(M) собак. Несмотря на то, что морфология боковой мозговой щели была единообразной у пород собак. Было обнаружено, что у мезатицефальных-(M) собак был самый большой хирургический проход, что обеспечивало доступ к большему количеству структур мозга, в то время как у долихо-(D) собак был самый маленький хирургический проход.
Поскольку мозолистое тело имеет существенно меньшую площадь поверхности по сравнению с продольной щелью ( рисунок 3 ), проходящие через него пучки волокон плотно упакованы вместе, и точное отслеживание необходимо для различения отдельных пучков, которые берут начало и ведут к одним и тем же корковым центрам. Понимание таких связей позволяет нам понять контралатеральные совпадения и то, какие заболевания могут возникнуть в результате их повреждения. Для визуализации этих пучков используется диффузионно-тензорная визуализация (DTI или dMRI) вместе с алгоритмами отслеживания волокон (FT) и функциональной магнитно-резонансной томографией (fMRI). [26] [27] Например, затылочно-мозолистые тракты волокон были локализованы с точностью 1–2 мм с использованием методов DTI-TF, которые очень важны для взаимодействия зрительных кортикальных зон, и любое их повреждение может привести к алексии , неспособности читать.
