Обонятельный бугорок ( ОТ ), также известный как tuberculum olfactorium , является мультисенсорным центром обработки, который содержится в обонятельной коре и вентральном полосатом теле и играет роль в познании вознаграждения . Было также показано, что ОТ играет роль в локомоторном и внимательном поведении, особенно в отношении социальной и сенсорной реакции , [1] и может быть необходим для поведенческой гибкости. [2] ОТ взаимосвязан с многочисленными областями мозга, особенно с сенсорными, возбуждающими и центрами вознаграждения, что делает его потенциально критически важным интерфейсом между обработкой сенсорной информации и последующими поведенческими реакциями. [3]
OT представляет собой составную структуру, которая получает прямой вход от обонятельной луковицы и содержит морфологические и гистохимические характеристики вентрального паллидума и полосатого тела переднего мозга. [4] Дофаминергические нейроны мезолимбического пути проецируются на ГАМКергические средние шипиковые нейроны прилежащего ядра и обонятельного бугорка [5] ( рецептор D3 в изобилии присутствует в этих двух областях [6] ). Кроме того, OT содержит плотно упакованные клеточные скопления, известные как острова Каллея , которые состоят из гранулярных клеток . Несмотря на то, что он является частью обонятельной коры и получает прямой вход от обонятельной луковицы , не было показано, что он играет роль в обработке запахов.
Обонятельный бугорок отличается по расположению и относительному размеру у людей, других приматов, грызунов, птиц и других животных. В большинстве случаев обонятельный бугорок идентифицируется как круглая выпуклость вдоль базального переднего мозга спереди от зрительного перекреста и сзади от обонятельной ножки . [7] У людей и других приматов визуальная идентификация обонятельного бугорка нелегка, поскольку базальный передний мозговой бугорок у этих животных небольшой. [8] Что касается функциональной анатомии , обонятельный бугорок можно считать частью трех более крупных сетей. Во-первых, он считается частью базального переднего мозга, прилежащего ядра и миндалевидных ядер из-за его расположения вдоль рострально-вентральной области мозга, то есть в передне-нижней части. Во-вторых, он считается частью обонятельной коры, поскольку получает прямой вход от обонятельной луковицы . В-третьих, он также считается частью вентрального полосатого тела на основе анатомических, нейрохимических и эмбриологических данных.
Одной из самых поразительных особенностей обонятельного бугорка являются тесно упакованные серповидные клеточные кластеры, которые расположены в основном в слое III, а иногда и в слое II. Эти клеточные кластеры, называемые островками Каллея , иннервируются дофаминергическими проекциями из прилежащего ядра и черной субстанции , что указывает на роль, которую обонятельный бугорок играет в системе вознаграждения .
Обонятельный бугорок является мультисенсорным центром обработки из-за количества иннерваций, идущих в и из других областей мозга, таких как миндалевидное тело , таламус , гипоталамус , гиппокамп , ствол мозга, слуховые и зрительные сенсорные волокна и ряд структур в системе вознаграждения-возбуждения, а также обонятельная кора. Из-за множества иннерваций из других областей мозга обонятельный бугорок участвует в объединении информации через чувства, такие как обонятельная/слуховая и обонятельная/визуальная интеграция, возможно, в поведенчески релевантной манере. Таким образом, повреждение обонятельного бугорка, вероятно, повлияет на функциональность всех этих областей мозга. Примерами таких нарушений являются изменения в нормальном поведении, обусловленном запахами, а также нарушения в модуляции состояния и мотивационного поведения, [3] которые распространены при таких психических расстройствах, как шизофрения , [9] деменция [10] и депрессия . [11]
Было показано, что обонятельный бугорок играет большую роль в поведении. Было показано, что односторонние поражения обонятельного бугорка изменяют внимание, социальную и сенсорную реакцию и даже локомоторное поведение. [2] Было показано, что двусторонние поражения снижают копулятивное поведение у самцов крыс. Также было показано, что обонятельный бугорок особенно участвует в поведении вознаграждения и зависимости. Было показано, что крысы вводят кокаин в обонятельный бугорок чаще, чем в прилежащее ядро и вентральный бледный шар , другие центры вознаграждения в мозге. [12] Фактически, они вводят кокаин в обонятельный бугорок примерно 200 раз в час и даже до самой смерти.
Функциональный вклад обонятельного бугорка в обоняние в настоящее время неясен; однако есть доказательства перцептивной роли, которую он может играть. Работа Зелано и др. предполагает, что обонятельный бугорок может иметь решающее значение в сортировке источников обонятельной информации . [13] Это предполагает, что он также может играть роль в поведении, управляемом запахом. Таким образом, он может связывать восприятие запаха с действием через свои связи с системами внимания, вознаграждения и мотивации базального переднего мозга . [3] Данные функциональной визуализации этой же группы также показывают, что обонятельный бугорок сильно активируется во время задач, которые требуют внимания, таким образом, играя большую роль в системах, связанных с возбуждением.
Поскольку обонятельный бугорок является компонентом вентрального полосатого тела , он тесно связан с несколькими аффективными, вознагражденными и мотивационными центрами мозга. Он также находится на стыке между обонятельным сенсорным входом и зависимыми от состояния поведенческими модуляторными цепями , то есть областью, которая модулирует поведение во время определенных физиологических и психических состояний. Таким образом, обонятельный бугорок также может играть важную роль в посредничестве поведения приближения запаха и избегания запаха, вероятно, зависимым от состояния образом. [14]
В целом обонятельный бугорок расположен в базальном переднем мозге животного в медиальной височной доле. В частности, части бугорка включены в обонятельную кору и вложены между зрительным перекрестом и обонятельным трактом и вентрально к прилежащему ядру . Обонятельный бугорок состоит из трех слоев: молекулярного слоя (слой I), плотного клеточного слоя (слой II) и многоформного слоя (слой III). [8] Помимо островков Каллея , которые характерны для бугорка, [15] он также известен тем, что иннервируется дофаминергическими нейронами из вентральной области покрышки. Обонятельный бугорок также состоит из гетерогенных элементов, таких как медиальный передний мозговой пучок, и имеет вентральное расширение стриарного комплекса. В 1970-х годах было обнаружено, что бугорок содержит стриарный компонент , состоящий из ГАМКергических средних шипиковых нейронов . [5] ГАМКергические нейроны проецируются в вентральный паллидум и получают глутаматергические входы из корковых областей и дофаминергические входы из вентральной тегментальной области. [16] [17]
Вентральная часть обонятельного бугорка состоит из трех слоев, тогда как дорсальная часть содержит плотные скопления клеток и примыкает к вентральному паллидуму (внутри базальных ганглиев). Структура самой вентральной и передней частей бугорка может быть определена как анатомически определенные холмы (состоящие из извилин и борозд) и скопления клеток.
Наиболее распространенными типами клеток в обонятельном бугорке являются средние по размеру плотные шипиковые клетки, находящиеся преимущественно в слое II (плотный клеточный слой). Дендриты этих клеток покрыты аксонами иммунореактивного вещества p (SPI) вплоть до слоя III (мультиформный слой). [8] Эти клетки также проецируются в прилежащее ядро и хвостатую скорлупу, таким образом связывая обонятельный бугорок с паллидумом. [18] Другие средние по размеру клетки также находятся в слоях II и III обонятельного бугорка. К ним относятся нейроны с малым количеством шипиков и веретенообразные клетки, и они отличаются от средних по размеру плотных шипиковых клеток, поскольку имеют редкие дендритные деревья. Самые большие клетки и самая яркая особенность обонятельного бугорка — это плотно упакованные серповидные клеточные кластеры, островки Каллея , которые находятся в основном в дорсальной части обонятельного бугорка, слое III, и также могут быть обнаружены в слое II. Обонятельный бугорок также содержит три класса мелких клеток, которые в основном находятся в слоях I и II. Первые — это пиальные клетки (названные так из-за расположения вблизи пиальной поверхности), которые выглядят как миниатюрные плотные шипиковые клетки среднего размера. Вторые — это радиальные клетки, которые легко идентифицируются по многочисленным разнонаправленным бесшипным дендритам. Третьи — мелкие шипиковые клетки, похожи на пиальные клетки тем, что они также выглядят как шипиковые клетки среднего размера, за исключением того, что они не расположены вблизи пиальной поверхности. [19]
Мигрирующие клетки из нескольких участков развития объединяются, чтобы сформировать обонятельный бугорок. Сюда входит вентральное ганглиозное возвышение (находится в вентральной части конечного мозга , где они образуют выпуклости в желудочках , которые позже становятся базальными ганглиями, присутствующими только на эмбриональных стадиях ) и ростромедиальная стенка конечного мозга (переднего мозга). [20] Нейроны обонятельного бугорка возникают уже на 13- й день эмбрионального развития (E13), и развитие клеток происходит послойно-специфическим образом. Возникновение трех основных слоев обонятельного бугорка начинается почти одновременно. Крупные нейроны в слое III возникают с E13 по E16, в то время как мелкие и средние возникают между E15 и E20. Подобно мелким и средним клеткам в слое III, клетки слоя II и стриатные мосты также возникают между E15 и E20 и развиваются в латерально-медиальном градиенте. [21] Клетки -зерна островков каллехи возникают между E19 и E22 и продолжают мигрировать в островки еще долгое время после рождения. [22] [23]
Волокна из латерального обонятельного тракта начинают разветвляться в обонятельный бугорок около E17. Боковая часть обонятельного бугорка (которая примыкает к обонятельному тракту) получает самый плотный вход волокон, а медиальная часть получает легкие проекции волокон. [24] Это ветвление продолжается до завершения примерно к концу первой недели после рождения.
Обонятельный бугорок играет функциональную роль в мультисенсорной интеграции обонятельной информации с экстрамодальными чувствами. Слуховая сенсорная информация может поступать в обонятельный бугорок через сети, включающие гиппокамп и вентральный паллидум , или напрямую из обонятельной коры, таким образом показывая возможную роль обонятельного бугорка в обонятельно-слуховой сенсорной интеграции . [25] Было показано, что эта конвергенция вызывает восприятие звука, вызванное взаимодействием между запахом и звуком. Эта возможность была поддержана работой из [7] , где обонятельный бугорок продемонстрировал обонятельно-слуховую конвергенцию.
Ретинальные проекции также были обнаружены в слое II обонятельного бугорка, что позволяет предположить, что он представляет собой область обонятельной и зрительной конвергенции. [26] Эти зрительные сенсорные волокна приходят из ганглиозных клеток сетчатки. Таким образом, обонятельный бугорок может играть роль в восприятии запахов, когда визуальный источник идентифицирован.
Что касается обоняния, данные in vitro некоторых исследований показывают, что обонятельные бугорки имеют функциональную способность других нейронов обонятельного центра в обработке запаха. Было высказано предположение, что обонятельный бугорок может иметь решающее значение в определении источника обонятельной информации и реагирует на вдыхание запаха, на которое обращают внимание. [13]
Было показано, что обонятельный бугорок в первую очередь связан с приемом сенсорных импульсов от обонятельных рецепторов. [27] Из-за своих связей с такими областями, как миндалевидное тело и гиппокамп, обонятельный бугорок может играть роль в поведении. Крысы в значительной степени полагаются на обонятельный сенсорный вход от обонятельных рецепторов для поведенческих установок. [28] Исследования показывают, что двусторонние поражения обонятельного бугорка значительно снижают стереотипное поведение [29] [30], такое как копулятивное поведение у самцов крыс и снижение поведения обнюхивания и жевания. [2] Эти стереотипные торможения могли быть вызваны удалением центральных нейронных процессов, отличных от дофаминергических клеток в обонятельном бугорке. Было показано, что односторонние поражения изменяют внимание, социальную и сенсорную реакцию и даже локомоторное поведение у крыс. [2]
Дофаминергические нейроны из вентральной области покрышки, которые иннервируют обонятельный бугорок, позволяют бугорку играть роль в вознаграждении и возбуждении и, по-видимому, частично опосредуют подкрепление кокаином. [12] Было показано, что переднемедиальные части бугорка опосредуют некоторые из вознаграждающих эффектов таких наркотиков, как кокаин и амфетамин. Это было показано в исследованиях, где крысы учились самостоятельно вводить кокаин в бугорок в значительно больших количествах. Инъекции кокаина в бугорок вызывают у крыс сильную локомоцию и поведение вставания на задние лапы. [31]
Мультисенсорная природа обонятельного бугорка и многочисленные иннервации, которые он получает из других областей мозга, особенно прямой вход от обонятельной луковицы и иннервации от вентральной области покрышки , делают его вероятным участником нескольких психиатрических расстройств , при которых поражаются обоняние и дофаминовые рецепторы. Во многих исследованиях было обнаружено снижение обонятельной чувствительности у пациентов с большими депрессивными расстройствами (БДР) , деменцией и шизофренией . Было показано, что у пациентов с БДР снижены обонятельная луковица и обонятельная кора [11] по сравнению с нормальными людьми. При деменциях, особенно типа болезни Альцгеймера , поражаются обонятельная луковица, переднее обонятельное ядро и орбитофронтальная кора , все области мозга, которые обрабатывают обоняние. Дефициты, наблюдаемые при деменции, включают снижение пороговой чувствительности к запахам, [32] [33] идентификации запахов [34] и памяти на запахи. [10] Пациенты с шизофренией демонстрируют дефицит обонятельной дискриминации, который не наблюдается у пациентов с другими психиатрическими расстройствами, не упомянутыми здесь. Рапп и др. [9] обнаружили, что у пациентов с шизофренией обонятельная чувствительность и дискриминация, а также способности к идентификации более высокого порядка снижены. Как упоминалось ранее, обонятельный бугорок может быть вовлечен в восприятие запахов из-за входных сигналов, полученных от луковицы, и, таким образом, в более широком смысле, может играть роль в этих психиатрических расстройствах.
Обонятельный бугорок был впервые описан Альбертом фон Кёлликером в 1896 году, который изучал их на крысах. С тех пор было проведено несколько гистологических и гистохимических исследований; [2] [8] проведенных в этой области, чтобы идентифицировать его у других грызунов, кошек, людей, нечеловеческих приматов и других видов. Аналогичные исследования были проведены несколькими авторами, чтобы найти клеточный состав и иннервацию в другие регионы ОТ и из них. На протяжении многих лет было использовано несколько других методов, чтобы найти возможные функции и роль ОТ в мозге. Они начались с исследований повреждений [2] [14] [29] и ранних электрофизиологических записей. [35] [36] Улучшения в технологии сделали возможным теперь размещать несколько электродов в обонятельном бугорке и записывать от анестезированных и даже бодрствующих животных, участвующих в поведенческих задачах. [7] [12] [31] [34]
Недавние исследования внутричерепного самостоятельного введения нейрохимических веществ (лекарств) показали, что крысы обучаются самостоятельному введению различных препаратов в мезолимбические дофаминовые структуры – заднюю вентральную область покрышки, медиальное прилежащее ядро оболочки и медиальный обонятельный бугорок. ... В 1970-х годах было установлено, что обонятельный бугорок содержит стриарный компонент, который заполнен ГАМКергическими средними шипиковыми нейронами, получающими глутаматергические входы от корковых областей и дофаминергические входы от VTA и проецирующимися в вентральный бледный шар, как и прилежащее ядро.
{{cite book}}
: |work=
проигнорировано ( помощь )