Сегментарные механизмы формирования болевого потока и восходящие пути болевой чувствительности

Первым центральным звеном, воспринимающим разномодальную афферентную информацию, является нейрональная си­стема заднего рога спинного мозга. По современным данным, она представляет собой цитоархитектонически весьма сложную структуру, а в функциональном отношении рассматривается как своеобразный первичный интегративный центр сенсорной инфор­мации. Именно здесь происходит взаимодействие между кана­лами болевой и неболевой чувствительности, на основании которого формируется поток восходящей импульсации нового ка­чества. В настоящее время в мировой литературе имеется огром­ное количество публикаций, посвященных морфофункциональной организации этой области спинного мозга и ее роли в переработке, формировании и передаче ноцицептивной информации, которые обобщены в ряде монографий и обзоров [Костюк П.Г., Преображенский Н.Н., 1975; Вальдман А.В., Игнатов Ю.Д., 1976; Жукова Г. П., 1977; Brown Н., 1981; Dubner R. et aL, 1984; Peri E., 1984; Lggo A. et al., 1985; Sigiura Y. et al., 1986; Light A., 1988; Blumenkopf В., 1988].

Рис 1 Распределение окончаний первичных афферентов в спинном мозге (по A. Light, 1988).

Слева - окончания афферентных волокон разных типов от сухожильных рецепторов, мышечных веретен и кожи, не связанных с ноцицепцией; спра­ва - окончания безмиелиноных С афферентов и тонких миелиновых волокон, связанных с ноцицепцией, I — VI — слои серого вещества спинного мозга по В. Rexed (1954).

Распределение первичных афферентов в заднем роге спин­ного мозга. Афферентные волокна различного калибра по-раз­ному распределяются уже в задних корешках перед их входом в спинной мозг — толстые миелинизированные проводники зани­мают их медиальную часть, а тонкие миелинизированные и С-волокна располагаются более латерально. Перерезка этих лате­ральных пучков сопровождается уменьшением боли. После входа в спинной мозг А-δ- и С-волокна в составе тракта Лиссауэра идут в каудальном и ростральном направлениях в пре­делах 1 — 2 сегментов и оканчиваются в дорсальной части зад­него рога (рис. 1). Имеется определенное различие в окончании А-δ-, С-волокон, передающих ноцицептивную информацию, и А-δ-волокон, связанных с механорецепторами.

Установлено, что в I пластине, содержащей крупные, маргинальные клетки, оканчиваются А-δ-волокна, активируемые термическим и механическим ноцицептивными раздражениями, и С-полимодальные ноцицентивные афференты. Широко ветвя­щиеся тонкие терминали С-волокон образуют синапсы на дендритах маргинальных клеток и аксоаксональные контакты на терминалях других афферентных волокон. Желатинозная суб­станция (II пластина) является основным местом окончания С-волокон, а также других афферентов, которые входят в нее с дорсальной поверхности, и, широко разветвляясь, диффузно распределяются во всей ее толще, достигая вентральной гра­ницы. А-δ-волокпа также оканчиваются в желатинозной суб­станции. Причем А-δ-афференты, связанные с механорецепторами, оканчиваются в центральной части II пластины и в III пластине и более вентрально, тогда как ноцицентивные А-δ-волокна распределяются в верхних отделах II пластины.

Толстые афферентные волокна после входа в спинной мозг идут в составе дорсальных столбов и отдают коллатерали, окан­чивающиеся на нейронах IV — VI пластин заднего рога. Некото­рые волокна, делая в этой области восходящую петлю, входят в желатинозную субстанцию с вентральной стороны и разветвляются в радиальном направлении по всей ее глубине. Тер­минали этих волокон образуют синапсы на нейронах желатинозной субстанции и на дендритах глубжерасположенных клеток. В настоящее время очень мало известно о нейрохимической медиации в самом первом центральном синапсе: афферентное волокно-нейрон заднего рога спинного мозга. Предполагается несколько кандидатов, наиболее вероятными из которых счи­таются субстанция Р, холецистокинин, соматостатин, вазоактивный интестинальный полипептид (ВИП) [Dodd J. et al., 1984; Bhnnenkopf В., 1988].

Функциональная характеристика нейронов заднего рога, связанных с ноцицептивной афферентацией. Все нейроны дорсальной части заднего рога могут быть разделены на 3 группы. Первая состоит из клеток, активируемых исключительно ноцицептивными стимулами или раздражением «ноцицентивных» А-δ- и С-волокон. Вторая группа включает клетки, отвечающие на ноцицептивные и неноцицептнвные воздействия и на стиму­ляцию как высокопороговых, так и низкопороговых афферентов. Третья группа представлена нейронами желатинозной субстан­ции, которые, взаимодействуя с клетками первых двух групп, образуют систему модулирующего контроля афферентного входа в спинной мозг и формирования восходящего ноцицептивного потока импульсов.

Нейроны, активируемые ноцицептивными стимулами, так называемые специфические ноцицептивные нейроны локализованы в основном в I слое, где оканчиваются А-δ- и С-афференты. Они имеют ограниченные (3 см²) рецеп­тивные поля и небольшую пространственную конвергенцию афферентных входов. Некоторые из них, как правило, не имеющие спонтанных разрядов, активируются только А-δ-волокнами, свя­занные с механорецепторами. Другие, спонтанно активные, от­вечают на механическое, термическое ноцицептивное раздраже­ние кожи и на электрическую стимуляцию А-δ- и С-волокон (рис. 2), причем возбуждающее действие С-волокон на эти клетки не зависит от соотношения активности в толстых и тон­ких немиелинизированных волокнах, так как ответ нейронов на тепловое ноцицептивное раздражение кожи очень мало изме­нялся при блоке проведения по А-волокнам.

Рис. 2. Ответ нейрона заднего рога спинного мозга на электрораздраже­ние С-афферентов до (а), после (б) поляризации афферентных волокон и локализация нейрона (в).

Сверху вниз: С-ответ кожного нерва при сверхпороговом раздражении, ответ ней­рона на раздражение С-афферентов.

 

По некоторым данным, более 25 % нейронов желатинозной субстанции также реагировали исключительно на ноцицептив­ные стимулы. Предполагается, что такие клетки, активируемые С-волокнами, в функциональном отношении являются вставоч­ными нейронами на пути передачи импульсов от первичных афферентов к нейронам I пластины. При одновременной реги­страции активности пары клеток — одной в желатинозной суб­станции, другой — в I пластине — было установлено, что ла­тентный период первого потенциала действия в ответе нейрона желатинозной субстанции меньше, чем латентный период I спайка в ответной реакции нейрона I пластины и оба этих нейрона имели перекрывающиеся рецептивные поля [Price D. et al., 1979]. Эти различия были особенно характерны для ней­ронов наружной зоны желатинозной субстанции. Именно здесь располагаются клетки стеблевидной формы с аксонами, направ­ляющимися в I пластину заднего рога. Кроме того, клетки же­латинозной субстанции, активируемые С-афферентами, могут возбуждать нейроны не только I, но и V пластины. Различное региональное распределение клеток I пластины, которые получают ноцицептивный вход через А-δ-афференты, и клеток желатинозной субстанции, возбуждаемых С-волокиами, могут быть одной из причин возникновения «быстрой» и «медленной» боли, поскольку аксоны нейронов I пластины участвуют в формирова­нии спиноталамической восходящей системы.

Предполагается, что «специфические» ноципептивные нейроны играют существенную роль в формировании восходящего ноцицептивного потока, который передает в высшие отделы мозга информацию об интенсивности и локализации ноцицептивных стимулов (более подробно о морфологии и свойствах этих нейронов см.: Игнатов Ю.Д., 1986; Diidner R., Bennett G. 1983; Rethelyi M. et al, 1983; Woolf С., Fitzgerald M, 1983 Peri E., 1984; Iggo A. et al., 1985).

Однако ряд экспериментальных данных показывает, что роль клеток I слоя заднего рога, активируемых исключительно ноцицептивными афферентами, в общей картине процессов формирования восходящего болевого потока не должна излишне переоцениваться, как это было сразу после выявления этих «специфических» ноцицептивных нейронов Оказалось, что таких «специфических» нейронов не так уже много в I пластине и что они перемешаны с клетками, отвечающими на стимуляцию как высоко-, так и низкопороговых афферентов, а некоторые из них активируются и раздражением А β-афферентов и даже мы щечных волокон III и IV групп [Price D. et al.. 1979]. Кроме того, эти клетки не активировались брадикинином, и их ответы на ноцицептивныс воздействия не коррелировали с поведенческим реагированием на боль. Выявлено, что аксоны нейронов I пластины проецируются не только в спиноталамический тракт, но и во все квадранты спинного мозга и даже в такой классически неболевой тракт, как дорсолатеральные канатики [МсМаhan S., Wall P., 1982].

Нейроны, активируемые разномодальными афферентными входами, или «мультирецептивные», «конвергентные», «нейроны широкого афферентного диапазона», локализованные в основании заднего рога (пластины IV — V) и глубже (частично пластины VI), играют основную роль в пере­работке ноцицептивной информации, в передаче ее в восходящем направлении и в реализации низкоинтегрированных про­стейших реакций на повреждающие воздействия. Строение, ис­точники их активации, свойства этих клеток и проекции их аксонов хорошо исследованы [Brown А., 1982; Dubner R., Ben­nett О., 1983; Peri E., 1984; Maixner W. et al, 1986; Li^ht A, 1988].

Общепризнанно, что клетки основания заднего рога имеют до­статочно широкое, хорошо контурируемое рецептивное поле, окруженное подпороговой зоной, имеющей незначительный аф­ферентный вход на эти нейроны. В тех случаях, когда эффек­тивность афферентного входа возрастает, рецептивное поле мо­жет увеличиваться [Wall Р, Devor M., 1981]. На этих нейронах конвергируют афферентные волокна различного спектра и мо­дальности, поскольку они отвечают на прикосновение, давле­ние, на механическую и термическую ноцицептивную стимуля­цию рецептивного поля. Они моносинаптически активируются низкопороговымн А-волокнами и одновременно имеют полней наптический С-вход. Нейроны IV—V пластин отвечают высоко­частотной «пачкой» импульсов на естественное неповреждаю­щее раздражение кожи и длительной импульсной активностью при ноцицептинном воздействии. Частота и продолжительность ответов нейрона возрастает пропорционально интенсивности ноципептивных, особенно термических стимулов.

Нейроны V пластины реагируют с латентным периодом 15—30 мс длительной и высокочастотной (частота разрядов увели­чивается на 100—800%) импульсной активностью на внутриартериальное введение брадикинина, причем латентный период и продолжительность ответной реакции на брадикинин у при­матов хорошо коррелируют с возникновением ощущения боли у человека.

Одновременное раздражение А- и С-афферентов проявля­ется двумя ответными реакциями клеток — ранней (коротколатентный ответ на стимуляцию А-волокон) и поздней (С-ответ). Выключение проведения возбуждения по А-волокнам их поля­ризацией усиливает ответы клеток на раздражение С-волокон, и наоборот, предшествующее раздражение А-афферентов умень­шает их реагирование на ноцицептивное раздражение рецептив­ного поля или на активацию С-волокон. Нами было обнару­жено, что ответная реакция нейронов V слоя на ноцицептивное механическое воздействие уменьшается, если оно наносится на фоне (или сразу же после) ритмической стимуляции низкопоро­говых афферентов (рис. 3). В последнее время получены весьма убедительные доказательства ведущей роли конвергентных ней­ронов в процессах кодирования интенсивности ноцицептивных термических стимулов [Maixner W. et al., 1986]. Предполагается, что изменение свойств конвергентных нейронов: рецептивного поля, спонтанной активности и ответов на разномодальные раздражения — у крыс с экспериментальным артритом лежат в основе гипералгезии и болевого синдрома у больных ревматоидным артритом [Caivino В. et al., 1987].

На нейронах заднего рога конвергируют не только разномо­дальные кожные, но также мышечные (III—IV группа) и вис­церальные афференты. Происходящее на этих нейронах взаимо­действие соматовисцеральных афферентных потоков лежит в основе возникновения отраженной боли [Foreman R. et al., 1981]. Установлено, что нейроны, на которых осуществляется взаимодействие соматических и висцеральных афферентов, акти­вируются через висцеральные входы при естественном раздра­жении висцеральных рецепторов, но только в том случае, когда интенсивность воздействия, например давление в желчных пу­тях достигает ноцицептивного уровня [Cervero К, 1982, 1985].

Рис. 3. Ответ нейрона IV слоя заднего рога спинного мозга на ноцицептивное раздражение кожи, наносимое до и после ритмической стимуляции пизкопороговых афферентов.

1 — фоновая импульсная активность: 2 — импульсная активность при ноцицептивном раздражении до стимуляции низкопороговых афферентов: 3 — то же после рит­мического раздражения низкопороговых афферентов. Линия под осциллограммами — период ноцицсптпвного воздействия на кожу. Калибровка: времени — 1 с, ампли­туды — 250 мкВ.

 

Естественно, что не все нейроны заднего рога имеют ноцицептивные афферентные входы. Во всех пластинах, особенно в IV, имеется достаточно большая популяция клеток с узким функциональным диапазоном, которые активируются легкими механическими воздействиями (прикосновением, небольшим давлением) и не отвечают на повреждающие стимулы. В то же время клетки, отвечающие на ноцицепцию, выявлены в VI пла­стине и даже в вентральном роге [Molinary H., 1982]. Эти ней­роны, вероятно, участвуют в регуляции не только моторной, но и сенсорной деятельности спинного мозга, и в частности в регу­ляции боли, способствуя локализации ответа на боль. Поэтому цитоархитектонически выделяемые пластины в заднем роге спинного мозга скорее должны рассматриваться как зоны пре­имущественной концентрации нейронов с определенными свой­ствами, а не как строго функционально специализированные нейронные ансамбли.

Таким образом, можно считать, что конвергентные нейроны, локализованные в основании заднего рога, большинство из ко­торых имеют восходящие проекции, принимают самое непосред­ственное участие в возникновении информации такого качества, которая высшими отделами головного мозга расценивается как болевая и которая запускает сложные механизмы ответного реагирования на боль. Однако в настоящее время есть все осно­вания считать, что активность релейных нейронов, связанных с ноцицептивной афферентацией, их ответы на разномодальные стимулы, взаимодействие на них различных афферентных вхо­дов и, следовательно, формирование восходящего импульсного потока модулируется нейронами желатинозной субстанции.

Нейроны желатинозной субстанции, локализо­ванные во II пластине, стали предметом активного исследования в последние 15—20 лет. Морфофункциональная организация этой области детально рассматривается в специальных обоб­щающих статьях и обзорах [Bennett G. el al., 1980; Cervero F., I^go A., 1980; Wall P., 1980; Rethelyi M. et al., 1982; Dubner R, Bennett G., 1983; Bicknell Jr., Beal J., 1984; Dubner R. et al., 1984; Per! E, 1984; Iggo A. et al., 1985]. Поэтому здесь мы коснемся лишь некоторых свойств нейронов желатинозной суб­станции, необходимых для понимания их роли в регуляции ноцицепции.

Эти нейроны имеют рецептивные поля различных размеров, формы и локализации. У половины из них рецептивные поля по размерам и локализации соответствуют таковым у нейронов IV—V пластин и располагаются в пределах какой-либо одной области (стопа, пальцы) нижней конечности. Характерной осо­бенностью 1/3 нейронов желатинозной субстанции является на­личие у них очень маленьких (менее 2 см²) рецептивных по­лей [Wall P., 1980]. У незначительного количества (3—9%) нейронов рецептивные поля занимали всю поверхность ипсилатеральной и иногда даже контралатеральной конечности. Именно на них конвергируют А-δ-, С-волокна, а на некоторых и А-р-афференты. Примечательно, что аксоны этих клеток не выходят за пределы спинного мозга.

Ориентация аксонов желатинозных нейронов весьма раз­лична и во многом определяется локализацией сомы клетки. У нейронов, расположенных в дорсальной части желатинозной субстанции, аксоны направлены дорсально и проецируются в тракт Лиссауэра. Аксоны нейронов средней трети идут в про­дольном направлении внутри желатинозного вещества. По мере приближения к нижней границе желатинозной субстанции аксоны принимают вентральное направление и проникают, как правило, в глубжерасположенные слои заднего рога. О протя­женности аксональных проекций имеются разноречивые и даже полярные представления. Согласно одним данным, аксоны нейронов желатинозной субстанции оканчиваются в пределах одного сегмента [Beal J., Cooper M., 1978], в то время как по другим — они достигают даже таламуса [Willis W. et al., 1978]. Однако аксоны большинства (до 80%) желатинозных нейронов не проецируются дальше одного сегмента и оканчиваются в пла­стинах I, IV, V или даже в пределах одной II пластины. У мень­шей части нейронов аксоны, входящие в тракт Лиссауэра, про­слеживаются на расстоянии 15 — 40 мм.

Отдельные клетки имеют контралатеральные аксональные проекции.

Основная масса нейронов имеет спонтанную активность в диапазоне от 1 до 40 имп/с (в среднем 5 — 10 имп/с). Она представлена разрядами постоянного ритма без высокочастотных «пачек» импульсов. Ни перерезка дорсолатеральных канатиков, ни полная спинализация существенно не изменяли фоно­вую активность желатинозных нейронов, что свидетельствует о ее независимости от нисходящей тонической регуляции и о большой роли афферентного сегментарного входа в ее фор­мировании [Steedman W., Molony V., 1983]. Нейроны желати­нозной субстанции реагируют на естественное раздражение их рецептивного поля. Большинство клеток отвечали как на неповреждающую механическую (прикосновение, расчесывание), так и на ноцицептивную (сдавленно зубчатым зажимом) стиму­ляцию [Price D. et al., 1979; Fitzgerald M., 1981]. По данным Р. Cervero и A. Iggo (1980), разномодальная активация рецеп­тивного поля сопровождается исключительно торможением ак­тивности нейронов, и в зависимости от характера воздействия они могут быть разделены на 3 группы. В первую группу входят клетки, активность которых тормозилась при низкопороговой механической стимуляции рецептивного поля. Вторую группу составляют нейроны, торможение активности которых возни­кало при раздражении рецептивного поля как повреждающими, так и неповреждающими стимулами. К третьей группе были отнесены клетки, разряды которых угнетались только при ноцицептивном раздражении рецептивного поля. Эти 3 группы кле­ток в функциональном отношении, т.е. по характеру ответов на разномодальную стимуляцию рецептивного поля, являются антиподами глубжерасположенных нейронов.

По общепринятому мнению, клетки желатинозной субстан­ции отличаются от других нейронов заднего рога, в частности V пластины, характером ответов на раздражение С-волокон и взаимодействием А- и С-афферентных входов. Так, нейронам желатинозной субстанции не свойствен феномен «взвинчивания» (wind up). Они не изменяют, как нейроны V пластины, ответы на раздражение С-волокон при выключении А-афферентов, а предшествующая стимуляция их не уменьшает ответные реак­ции желатинозных нейронов, возникающие при внутриартериальном введении брадикинина [Fitzgerald M., 1981]. Наряду с хорошо изученным быстрым реагированием нейронов желати­нозной субстанции на разномодальные афферентные воздей­ствия, выявлены более медленно и длительно протекающие изменения их активности [Wall P., 1980, 1985]. Эти изменения, вероятно, обусловлены действием различных биологически ак­тивных соединений, осуществляющих нейромодуляторную функ­цию, таких как энкефалпны, соматостатин, ангиотензин, холецистокинин, гликокортикоиды, субстанция Р, ГАМ.К, норадреналин, серотонин, локализующихся в дорсальной части заднего спинного мозга [Hunt S., 1982; Dodd J. et al., 1984; Blumenkopf В., 1988]. Однако функциональная роль медленных, дли­тельных изменений активности нейронов желатинозной субстан­ции и их связь с регуляцией ноцицептивного афферентного по­тока пока не выяснены и требуют новой концептуальной гипо­тезы.

Функциональная роль желатинозной субстанции до настоя­щего времени весьма спорна. Практически все исследователи придают ей важное значение как нейрональной системе, регу­лирующей сенсорный вход и болевую чувствительность на сегментарном уровне. Однако каждый имеет свое, порой весьма противоречащее имеющимся, представление о механизмах этой регуляции. В настоящее время снова получила подтверждение и развитие точка зрения, высказанная более 30 лет назад [Pearson Л., 1952], о том, что желатинозная субстанция функциони­рует как релейная инстанция, передающая ноцицептивную ин­формацию от первичных афферентов к нейронам спиноталамического тракта. Именно в области желатинозной субстанции оканчивается основная масса ноцицептивных А-δ- и С-афферентов, которые непосредственно активируют нейроны желатиноз­ной субстанции [Kumazawa Т., Peri Б., 1978; Peri Б., 1984].

Согласно другой, более общепринятой концепции клетки желатинозной субстанции не просто передают, а модулируют, эффективность синаптического воздействия афферентных входов на нейроны дорсального рога спинного мозга. Традиционно счи­тается, что эта модуляция реализуется тормозными механиз­мами и что большая часть клеток желатинозной субстанции функционирует как тормозные интернейроны. Примечательно, что налоксон при внутривенном введении, возбуждая нейроны V пластины, одновременно угнетает активность нейронов желатинозной субстанции [Fitzgerald M., Wall P., 1980].

Модуляция афферентного сегментарного входа клетками же­латинозной субстанции может осуществляться как пост-, так и пресинаптическими механизмами. В настоящее время известно немало достаточно хорошо проверенных фактов, свидетельст­вующих о важной роли желатинозной субстанции в генерации деполяризации первичных афферентов (ДПА) [подробнее см.: Wall M., 1980]. Желатинозной субстанции отводится ключевая роль в одной из самых распространенных и, пожалуй, самых дискуссионных теорий боли — теории «входных ворот» (gate control theory of pain) P. Мелзака и Р. Уолла (1965) [подроб­нее см. Мелзак Р., 1981]. Эта теория в первом ее постулате объ­ясняет формирование ноцицептивного потока на сегментарном уровне на основе центрального взаимодействия быстропроводящей миелиновой (неноцицептивной) и медленнопроводящей безмиелиновой систем на первых релейных (конвергентных, мультирецептивных) нейронах спинного мозга (рис. 4). Афферент­ная импульсация, возникающая в миелиновых волокнах при не­повреждающих раздражениях, одновременно с активацией ре­лейных нейронов (Т) через коллатерали возбуждает нейроны желатинозной субстанции. Они, в свою очередь, деполяризуют первичные миелиновые афференты и тем самым пресинаптически ограничивают активирующее их влияние на Т-клетки. При ноцицептивном воздействии активируются тонкие миелиновые и безмиелиновые волокна, которые (в оригинале теории только С-волокна) оказывают тормозное влияние на нейроны желати­нозной субстанции, в результате чего уменьшается деполяриза­ция (или возникает гиперполяризация) миелиновых волокон, т.е. «открывается» афферентный вход и возрастает эффектив­ность синаптического воздействия на Т-нейроны. Т-нейроны при достижении критического уровня, определяемого временной и пространственной суммацией «ноцицептивных» и неноцицептивных сигналов, формируют восходящий поток импульсов нового качества, который воспринимается вышерасположенными струк­турами мозга.

 

Рис. 4. Схема системы контроля афферентного входа (по R. Melzack, Р. Wall, 1965).

1 – толстые миелиновые волокна; 2 — тонкие безмиелиновые волокна: SG — желатинозная субстанция; Т — нейроны первого центрального переключения; (+) — воз­буждающее действие. (—) — тормозное действие.

 

Положение теории Р. Мелзака и П. Уолла о том, что про­цессы пресинаптического торможения и облегчения являются ведущими в реализации модулирующего влияния желатинозной субстанции, длительное время являлись предметом активного обсуждения. Эта теория, как и любая новая теория, постоянно совершенствуется и дополняется. В современных ее модифика­циях, и в том числе самих авторов [Vyklicky L., 1981; Wall P., 1978, 1984], больший акцент сделан на роль постсинаптических и нейрохимических процессов в регуляции передачи разномодальных импульсов на релейные нейроны спинного мозга.

Рис. 5. Схема лемнисковой и экстралемнисковой восходящих афферентных систем (по Р. Boulu, 1984).

FST — спиноталамический тракт, FSRT — спиноретику-лоталамический тракт.

 

Таким образом, можно считать, что формирование восходя­щего «ноцицептивного» потока в спинном мозге происходит двумя способами — на основании взаимодействия разномодальных афферентных входов на релейных (конвергентных) нейронах и в результате активации «специфических болевых» нейро­нов, имеющих восходящие проекции.

Восходящие пути болевой чувствительности. Существуют 2 основные «классические» — лемнисковые и экстралемнисковые — восходящие афферентные системы (рис. 5). В пределах спинного мозга одна из них располагается в дорсальной и дорсолатеральной зоне белого вещества, другая — в его вентролатеральной (антеролатеральной) части. Известно, что в ЦНС не существует специализированных путей болевой чувствитель­ности и что интеграция боли осуществляется на различных уровнях ЦНС на основе сложного взаимодействия лемнисковых и экстралемнисковых проекций. Вместе с тем не вызывает со­мнений тот факт, что значительно большую роль в передаче восходящей ноцицептивной информации играют вентролатеральные проекции, морфофункциональная организация которых детально исследована и обобщена в ряде монографий и обзоров [Оганнсян А.А., 1978; Yaksh Т., Hammond D, 1982: Kevetter G, Willis W., 1983; Ralston H., 1984; Willis W., 1985]. Об этом сви­детельствуют и клинические наблюдения, показывающие, что после антеролатеральной хордотомии или деструкции этой си­стемы при некоторых заболеваниях возникает длительная и вы­раженная аналгезия. С другой стороны, ощущение боли и ее локализация сохраняются при перерезке всех, кроме вентролатеральных, путей, а стимуляция аксонов в антеролатеральном квадранте после хордотомии вызывает интенсивную боль [Noordenbos W„ Wall P., 1976].

Источниками вентролатеральных проекций являются ней­роны I—V и даже VI—VIII пластин спинного мозга (рис. 6), аксоны которых имеют диаметр от 1 до 11 мкм и скорость про­ведения 7—74 м/с. Вентролатеральные восходящие пути в пре­делах спинного мозга имеют определенную соматотопическую организацию — волокна, исходящие из более каудальных сег­ментов, располагаются более латерально, а из ростральных — медиально и вентрально. Конечные проекции первоначально вы­являются в продолговатом мозге, затем — в среднем и, нако­нец, в галамусе. В зависимости от места окончания восходящая антеролатеральная система разделяется на 3 основных трак­та — спиноталамический, спиноретикулярный и спиномезенцефалический. Первый из них обозначается как неоспиноталамический, а два других объединяются в палеоспиноталамический тракт. Однако данные последних лет со все большей убедитель­ностью свидетельствуют об относительности такого строгого раз­деления, поскольку коллатерали аксонов одних и тех же нейронов спинного мозга могут проецироваться в различные супрасегментарные структуры [Kevetter G., Willis W., 1983; Liu R., 1986; Pechura С., Liu R., 1986]. Более того, предполагается, что некото­рые свойства нейронов — источников восходящих трактов: размеры рецептивных полей, ответы на разномодальные стимулы, скорость проведения по аксону — различаются в зависимости от проекции их аксонов [Yezierski R. et al., 1988].

Неоспиноталамический тракт начинается от нейронов I, V и частично VI — VII пластин спинного мозга. Нейроны — источ­ники этого тракта, имеют кожные рецептивные поля различных(как правило, среднего и большого) размеров. В зависимости от модальности афферентных входов они разделяются на не­сколько групп. Одни из них, локализованные преимущественно в I пластине, активируются только ноцицептивными стимулами, другие, в основном клетки IV — V пластин, отвечают и на неповреждающие воздействия. На большинстве нейронов спиноталамического тракта, располагающихся в V пластине, конверги­руют мышечные, кожные, висцеральные афференты, и эти клетки отвечают прогрессивно увеличивающейся частотой раз­рядов на неноцицептивную и разномодальную ноцицептивную (механическую, термическую, химическую) стимуляцию [Milne R. et al., 1981]. Аксоны спиноталамических нейронов после перекреста в передней комиссуре восходят контралатерально в вентролатеральном квадранте спинного мозга (рис. 7). В стволе головного мозга Неоспиноталамический тракт располагается дорсолатеральнее пирамид и нижнеоливарного комплекса и, не прерываясь, достигает таламуса. В пределах заднего таламуса он раз­деляется на латеральную и медиальную части. Первая из них оканчива­ется преимущественно в n. ventralis posterior lateralis, а вторая — в ме­диальных и интраламинарных ядрах. Недавно установлено, что ней­роны — источники спиноталамического тракта содержат глутамат и холецистокинин [Ju G. et al., 1987; Magnusson K. et al., 1987]. Выявлено даже различие в их нейрохимической организации в зависимости от проекции аксонов — нейроны, аксоны которых оканчиваются в медиальном таламусе, содержат энкефалин и динорфин, в то время как клетки, про­ецирующиеся в латераль­ный таламус, — вазоактивный интестинальный пептид [Nahin R, 1988].

Рис. 6. Схема источников путей, восходящих в антеролатеральных столбах спинного мозга. I — VIII — слои серого вещества спинного мозга по В. Rexed (1954).

Рис. 7. Схема спиноталамического трак­та (по W. Willis, 1985). Ядра таламуса, с. 1. — центральное латераль­ное, с. т. — центральное медиальное; 1. р. — латеральное заднее, m. d. — медиальное зад­нее, р. f. — парафасцикулярное, v, р. I. каудальная часть вентрального заднелатерадь-ного; v. р. m. — вентральное заднемедиальное.

 

Прецизионными элек­трофизиологическими и гистологическими методами установлены раз­личные проекции спиноталамических нейронов в таламусе. Аксоны спиноталамических нейронов I пластины и IV—V пластин оканчиваются соответственно в его вентролатеральных и задних ядрах, а глубжерасположенные клетки — в интраламинарных ядрах. Однако тонкая структура терминалей спиноталамических проекций из I и V слоев заднего рога спинного мозга в вентробазальный комплекс таламуса не отличается от таковой у терминалей спиноталамических аксонов клеток VII слоя заднего рога, оканчивающихся в центральном латеральном ядре таламуса [Peschanski M. et al., 1985- Ма W. et al., 1987).

Спиноретикулярный тракт является вторым по величине пу­тем передачи ноцицептивной информации. Нейроны — источники этого тракта, локализуются в V—VII и частично в VIII пласти­нах спинного мозга, что неоднократно было показано методом антидромной активации и маркировкой этих нейронов с по­мощью пероксидазы хрена. Некоторые спиноретикулярные ней­роны являются энкефалинсодержащими. Примечательно, что нейроны I пластины спинного мозга не участвуют в формирова­нии этого тракта [Kevetter G, Willis W., 1983; Nahin R„ Nicevich P., 1986]. Спиноретикулярные нейроны имеют небольшие кожные рецептивные поля и активируются как неноцицептивными, так и ноцицептивными стимулами, причем частота их разрядов увеличивается с усилением интенсивности раздра­жения.

 

Рис. 8. Схема спиноретикулярного тракта (по W. Willis, 1985). n. g. с. — гигантоклеточное ядро.

 

Рис. 9. Схема спиномезенцефалического тракта (по W. Willis, 1985). β- а. g. — околоводопроводное серое вещество; с. u. n. — клиновидное ядро

 

Спиноретикулярный тракт оканчивается в каудальной ча­сти ствола мозга (рис. 8). Именно в этой области, особенно в ретикулярном гигантоклеточном ядре, парагигантоклеточном ядре и в большом ядре шва, обнаружена массивная конечная дегенерация при перерезке вентролятеральных столбов. У чело­века больше половины волокон, восходящих в вентролатеральных столбах, оканчивается ипси- и контралатерально в зоне ме­диальных и латеральных ядер ретикулярной формации продол­говатого мозга. Восходящие проекции от этих ядер достигают интраламинарных ядер таламуса (ретикулобульботаламический путь) и диффузно распространяются в гипоталамусе и лимбических структурах.

Спиномезенцефалический тракт иногда рассматривается как компонент спинорстикулоталамической системы, поскольку он формируется аксонами нейронов тех же пластин, где локали­зованы спиноретикулярные клетки [Menetrey D. et al., 1982]. Однако есть отличие в его морфологической организации и проекциях. Волокна спиномезенцефалического тракта в вентро-латеральных столбах располагаются более поверхностно. Часть из них перекрещивается в спинном мозге, другие восходят пре­имущественно ипсилатерально и перекрещиваются в области покрышки головного мозга (рис. 9). У кошек часть спиномезенцефалических проекций от нейронов I слоя располагается в дорсолатеральном канатике [Hylnen J. et al., 1986]. Оканчивается спиномезенцефалический тракт в ретикулярной формации сред­него мозга в центральном сером веществе и в таламусе. Клетки — источники спиномезенцефалического тракта различа­ются по локализации в спинном мозге, по размерам рецептив­ных полей, по ответам на разномодальные стимулы в зависимо­сти от окончания их аксонов [Yezierski R., Schwartz R., 1986]. К этим восходящим волокнам добавляются многочисленные проекции из бульбарных структур, и вся эта сложная система часто объединяется в «диффузный покрышковый» или спинотектальный путь. В среднем мозге он отдает коллатерали в центральное серое вещество и в глубокие отделы верхних буг­ров. Волокна из центрального серого вещества, в свою очередь, проецируются в медиальные таламические ядра, в вентральную тегментальную область и в гипоталамус.

Антеролатеральные тракты являются основной, но не един­ственной ноцицептивной системой. Известно, что после антеро-латеральной хордотомии примерно у 50 % лиц через несколько месяцев снова возникала боль. Имеются также многочислен­ные экспериментальные и клинические данные о невозможности получения стойкой аналгезии при разрушении таламических сенсорных ядер [Tasker R., 1984]. Определенное значение в пере­даче болевой информации в ростральном направлении имеют тракты, восходящие в дорсальных и дорсолатеральных столбах белого вещества спинного мозга, традиционно относящиеся к лемнисковой афферентной системе.

Спиноцервикальный тракт — отчетливо выражен у низших млекопитающих, особенно кошек, и в меньшей степени у обезьян и человека. Он формируется аксонами клеток IV—VII пластин, которые восходят в дорсолатеральных столбах и оканчиваются в латеральном цервикальном ядре на уровне Ci-ii шейных сег­ментов. Нейроны — источники этого тракта активируются так­тильными и различными (термическим, механическим, химиче­ским) ноцицептивными раздражениями их рецептивных полей [Brown A., 1981]. От латерального шейного ядра афферентные проекции восходят через латеральную часть медиального лемниска, оканчиваются в среднем мозге и в контралатеральном задневентральном ядре таламуса и, переключаясь в нем, дости­гают соматосенсорной зоны коры. Нейроны латерального шей­ного ядра активируются также ноцицептивными механическими и термическими стимулами [Kalander К., Giesler G., 1987].

Дорсальные тракты содержат миелинизированные афференты задних корешков от кожи, сухожилий, мышц и внутрен­них органов, которые без перерыва в сером веществе спинного мозга восходят в задних столбах до нежного и клиновидного ядер. Вторичные проекции от задних ядер столбов через ме­диальную петлю достигают задневентрального ядра таламуса, а оттуда проецируются в соматосенсорные зоны коры. Одно­временно часть коллатералей заднекорешковых волокон окан­чивается на нейронах III—IV пластин заднего рога спинного мозга, аксоны которых образуют так называемый постсинаптический дорсальный тракт, который также оканчивается в неж­ном и клиновидном ядрах [Bennett G. et al., 1983]. Часть

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: