Продольная щель (или щель головного мозга , большая продольная щель , срединная продольная щель , межполушарная щель ) — глубокая борозда, разделяющая два полушария головного мозга позвоночных . Внутри него находится продолжение твердой мозговой оболочки (одна из мозговых оболочек ), называемое серпом мозга . [1] Внутренние поверхности обоих полушарий извиты извилинами и бороздками , так же, как и внешняя поверхность мозга.
Все три мозговые оболочки коры ( твердая мозговая оболочка , паутинная оболочка , мягкая мозговая оболочка ) складываются и опускаются глубоко вниз в продольную щель, физически разделяющую два полушария. Falx cerebri — это название твердой мозговой оболочки, расположенной между двумя полушариями, значение которого обусловлено тем фактом, что это самый внешний слой мозговых оболочек. Эти слои предотвращают любую прямую связь между двусторонними долями коры, поэтому требуется, чтобы любые пути проходили через мозолистое тело. Сосудистая сеть серпа мозга снабжает кровью самые внутренние поверхности коры, прилегающие к срединной сагиттальной плоскости. [2]
Хотя эта трещина разделяет мозг, два полушария коры человека не совсем симметричны как по структуре, так и по функциям. Например, височная плоскость , 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 в нижней части его структуры и передает зрительные, слуховые и соматосенсорные сообщения между каждой половиной. Здесь миллиарды нейронов и глии работают вместе, отправляя сообщения, которые формируют так называемую кору головного мозга . [5] Мозолистое тело отвечает за движение глаз и зрительное восприятие, поддержание баланса между возбуждением и вниманием, а также способность определять места сенсорной стимуляции. В клинических условиях людям с эпилепсией может помочь пересечение мозолистого тела. [6] [7]
Считается, что большинство существующих животных, включая Homo sapiens , произошли от общего червеобразного предка, жившего около 600 миллионов лет назад, называемого урбилатериями . Билатеральное животное — животное , у которого левая и правая половины тела симметричны. 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 был по крайней мере простой передний набор нервных клеток, называемый головным мозгом . [8] Кроме того, исследования показали, что этот головной мозг был двусторонним и состоял из двух или более связанных подгрупп, разделенных срединной сагиттальной плоскостью , [9] что указывает на первый пример такого разделения.
Нервный гребень появляется у эмбриона млекопитающих уже на 20-й день развития. [10] Именно во время эмбрионального развития появляется нервная трубка, которая сворачивается в полую структуру, как показано на рисунке 1 . Этот процесс также известен как нейруляция. [11] В нервной трубке формируется центральная нервная система, которая в дальнейшем в процессе развития будет разделена и дифференцирована на отдельные отделы головного и спинного мозга. Эти подразделения происходят с помощью сигнальных молекул, которые направляют дифференцированные клетки в правильное место в организме. [12] Двусторонние стороны этой структуры затем дают начало двум полушариям коры головного мозга человека разумного, но не сливаются ни в какой точке, кроме мозолистого тела. В результате образуется продольная трещина. [13] Продольная трещина может появиться уже на восьмой неделе развития и отчетливо разделяет два полушария примерно к десятой неделе беременности. [14]
По сути, цель трещины — разделить мозг на два полушария : левое и правое. Благодаря тематическим исследованиям повреждений головного мозга или инсульта по обе стороны каждого полушария получены доказательства того, что левая сторона мозга контролирует правую сторону тела, а правая сторона контролирует левую сторону тела. [15] У пациентов, перенесших инсульт , наблюдались односторонние нарушения в результате повреждения левого или правого полушария, что затрагивало противоположную сторону тела. [16] Разделение каждого полушария позволяет специализировать функции хранения, процедурные и когнитивные функции . С помощью «экспериментов по разделению мозга» показано, что левое полушарие специализируется на математике, языке и общей логистике. [17] Правое полушарие дополнительно специализируется, как правило, на музыке, искусстве, распознавании лиц и большинстве пространственных событий. [18]
Продольная щель также играет роль в тракте зрительного нерва . Это показано на (рис. 4) перекреста зрительных нервов , который передает нерв от правого глаза к левому полушарию и от левого глаза к правому полушарию. Продольная щель допускает такое неправильное направление и пересечение нервов. [19] Кроссовер кажется нелогичным, однако он служит адаптивной цели. Эта цель — дать нам стереопсис (глубину и трехмерное зрение), а также развитие бинокулярного зрения . [20] Сочетание этих двух компонентов дает возможность иметь более широкое воспринимаемое поле зрения, что совпадает с гипотезой о том, что это адаптивная функция, обусловленная расположением и структурой трещин. Повреждение нерва за перекрестом зрительных нервов приведет к потере или повреждению соответствующего глаза. Если повреждено правое полушарие мозга и нерв поврежден или разрушен, то левый глаз также будет следить за тяжестью повреждения. [21]
Продольная щель играет ключевую роль при нейрохирургии мозолистого тела , приводящей к расщеплению мозга , поскольку обеспечивает беспрепятственный доступ к мозолистому телу. Мозолотомия тела — одна из процедур, используемых для фармакологического лечения трудноизлечимых случаев эпилепсии , и заключается в перерезании нервных волокон, проходящих между двумя полушариями через мозолистое тело. Нейрохирург физически разделяет два полушария, раздвигая их с помощью специальных инструментов, и перерезает либо примерно две трети волокон в случае частичной каллозотомии, либо целиком в случае полной каллозотомии. [22] Без наличия продольной щели процедура мозолотомии была бы значительно более сложной и опасной, поскольку потребовала бы от хирурга навигации по плотно связанным корковым областям. После процедуры два полушария больше не могут общаться друг с другом, как раньше.
Хотя мозг пациентов обычно адаптируется и позволяет вести непрерывную повседневную жизнь, когнитивные тесты могут легко определить, есть ли у пациента расщепление мозга. В эксперименте с химерной фигурой, в которой лицо женщины находится в левой половине, а лицо мужчины в правой половине, пациент с расщепленным мозгом, фокусирующийся на средней точке, будет указывать на лицо женщины, когда ему будет предложено указать на лицо в середине. картину, и ответит «мужчина», если его спросят, что изображено на картине. [23] Это связано с тем, что веретенообразная область лица (FFA) находится в правом полушарии, а речевые центры преимущественно расположены в левом полушарии.
В исследованиях применение низкочастотной повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляции (рТМС) было проверено на различных когнитивных процессах во время задач по восприятию времени . В исследованиях было проанализировано влияние низкочастотной рТМС на тесты восприятия времени, когда рТМС применялась к «теменной медиальной продольной щели». Результаты показали доказательства, подтверждающие гипотезу о том, что участники этого исследования недооценивали свое восприятие времени в течение коротких периодов времени и переоценивали его в течение более длительных периодов времени. В частности, 20 участников недооценили интервалы времени в 1 секунду и переоценили интервалы в 4/9 секунд после применения рТМС с частотой 1 Гц. [24]
Продольная щель может служить эффективным хирургическим проходом в лобной кости при центральной и птериональной трепанации черепа, открывающейся в череп хирургическим путем. [25] [26] Несмотря на то, что у многих видов существуют различия в форме головы, было обнаружено, что собаки имеют большие различия в форме головы, что затрудняет поиск хирургической процедуры на головном мозге, которая будет эффективно работать для них. Одной из целей исследования было различение анатомии продольной мозговой щели и ее возможных вариаций у собак брахи-(В), долихо-(D) и мезатицефалов-(М). Несмотря на то, что морфология латеральной мозговой щели была одинаковой у собак разных пород. Было обнаружено, что у мезатицефалических (M) собак самый большой хирургический проход, что обеспечивает доступ к большему количеству структур мозга, тогда как у долихо-(D) хирургический проход был наименьший.
Поскольку мозолистое тело имеет значительно меньшую площадь поверхности по сравнению с продольной щелью ( рис. 3 ), проходящие через него пучки волокон плотно упакованы вместе, и точное отслеживание важно для различения отдельных пучков, которые берут начало и ведут к одним и тем же кортикальным центрам. . Понимание таких связей позволяет понять контралатеральные совпадения и какие заболевания могут возникнуть в результате их поражения. Для визуализации этих пучков используется диффузионно-тензорная визуализация (DTI или dMRI) вместе с алгоритмами отслеживания волокон (FT) и функциональной магнитно-резонансной томографией (фМРТ). [27] [28] Например, с точностью 1–2 мм с помощью методик DTI-TF были локализованы затылочно-мозолистые волокна, которые очень важны для взаимодействия зрительной коры, и любое их поражение может привести к алексии , неумение читать.
