Супрасегментарные структуры и механизмы интеграции боли

Одной из главных супрасегментарных зон восприятия афферентного притока и его переработки является ретикулярная формация головного мозга. Эта область имеет существенное значение и в регуляции болевой чувствительности.

Ретикулярная формация мозгового ствола и среднего мозга не только является важной релейной субстанцией для передачи ноцицептивной информации, но и осуществляет ее анализ и интеграцию. Именно здесь оканчиваются пути и (или) коллатерали восходящих систем и начинается диффузная проприоретикулярная система, а также восходящие проекции к вентробазальным и интраламинарным ядрам таламуса и далее — в соматосенсорную кору. Многочисленные электрофизиологические данные свидетельствуют о том, что значительное число нейронов ретикулярных ядер ствола имеют обширные ипси- и контралатеральные кожные рецептивные поля и активируются различ­ными неповреждающими и ноцицептивными раздражениями — интенсивным сдавлением кожи и мышц, внутриартериальным введением брадикинина, электрической стимуляцией А-δ-, С-во-локон и высокопороговых (II — III группы) мышечных афферентов [подробнее см.: Костюк П.Г., Преображенский Н.Н., 1975; Майский В.А., 1983; Лиманский Ю.П.„ 1987; Yaksh Т., Hammond D., 1982]. Некоторые нейроны отвечают на интенсивные висцеральные стимулы. У нейронов гигантоклеточного ядра уве­личиваются длительность и частота разрядов на каждый после­дующий ноцицептивный стимул, что свидетельствует о наличии у них, так же как и у некоторых нейронов заднего рога спин­ного мозга, явления «взвинчивания» (wind up).

В ретикулярной формации продолговатого мозга существуют также нейроны, активирующиеся исключительно ноцицептив­ными стимулами. Наибольшее их количество (43—66%) выяв­лено в медиальных ретикулярных ядрах. Перерезка дорсальных и дорсолатеральных столбов практически не изменяла ответы таких «болевых» клеток, но они полностью исчезали после вен­тролатеральной хордотомии. Примечательно, что ответы нейро­нов ретикулярного гигантоклеточного ядра отчетливо коррели­ровали с поведенческими проявлениями боли у кошек и обезьян, поскольку они были максимально выражены лишь при такой интенсивности раздражения, которая вызывала у животных реакцию избегания.

Ретикулярная формация и центральное серое вещество (ЦСВ) среднего мозга имеют многочисленные афферентные входы, тесно взаимодействуют с различными структурами сенсомоторной, вегетативной, эмоционально-поведенческой интегра­ции и традиционно рассматриваются как один из узловых суб­стратов проведения и регуляции болевой чувствительности. На мезенцефалических нейронах конвергируют разномодальные афференты. Они имеют обширные, иногда занимающие всю по­верхность тела животного, рецептивные поля. Клетки ЦСВ и смежных зон ретикулярной формации дифференцированно акти­вируются неповреждающими и ноцицептивным стимулами у раз­ных видов животных [Gebhart G., 1982]. При незначительном механическом раздражении эти нейроны реагируют непродол­жительной низкочастотной активностью, но их ответ становится высокочасютным и длится в течение всего периода ноцицентивной стимуляции [Haigler Н., Spring D., 1981]. Характерно, что частота разрядов, вызванных естественным болевым раздраже­нием, отчетливо коррелировала с частотой разрядов, возникаю­щих при электрическом раздражении С-волокон. Стимуляция А-волокон вызывает ответы и в нейронах мезенцефалической покрышки, которые сохраняются после пересечения задних стол­бов и исчезают после вентральной хордотомии.

Раздражение ЦСВ и прилегающих к нему струкгур мезенцефалической покрышки через хронически имплантированные электроды у людей вызывает диффузные болевые ощущения, сопровождающиеся дискомфортом, страхом, отрицательными эмоциями и выраженными вегетативными проявлениями. При электрическом раздражении этих структур у кошек развивается аналогичная болевая реакции — вокализации, побег, прижатие ушей, расширение зрачков [Kiser et al., 1978]. Однако разруше­ние ЦСВ и мезенцефалических ядер или их функциональное выключение с помощью локального введения местных анестетиков существенно не изменяло порог болевой чувствительности [Deakin J., Dostrowsky J., 1979]. Весьма вероятно, что восходя­щие или проходящие транзитом в мезенцефалической ретику­лярной формации волокна облегчают активность спиноталамических нейринов, связанных с ноцицепцией. Этим, по-видимому, можно объяснить, почему стимуляция мезенцефалических зон вызывает болевые, аверсивные ощущения и реакции, а их раз­рушения, полностью не блокирующие передачу ноцицептивной информации в ростральном направлении через спиноталамические и мезенцефалоталамические системы, не изменяют боле­вой порог.

На основе информации, поступающей в ретикулярную фор­мацию через входы, формируются соматические и висцеральные рефлексы, которые интегрируются в сложные соматовисцеральные проявления ноцицепции. Через связи ретикулярной форма­ции с гипоталамусом, базальными ядрами и лимбическим моз­гом реализуются нейроэндокринные и эмоционально-аффектив­ные компоненты боли, сопровождающие реакции защиты, бегства или нападения в ответ на повреждающие воздействия. Ретикулярная формация, по-видимому, не участвует в тонкой качественной, временной и пространственной дискриминации бо­левых сигналов, хотя ее проекции в верхние бугорки покрышки среднего мозга, по мнению Ю.П. Лиманского (1986), могут играть определенную роль в зрительной ориентации при ноцицептивных воздействиях. Прямые и опосредованные многочис­ленные проекции ретикулярной формации в кору определяют ее участие в реакциях пробуждения, настораживания на повреждающие стимулы, в формировании ощущения боли и ее психо­физиологической оценке.

Таламус. На сегодняшний день существует труднообозримое количество разноплановых экспериментальных и клинических исследований, посвященных выяснению роли таламуса в форми­ровании и регуляции боли. В последние 10—15 лет они все больше концентрируются на изучении тех таламических зон, где оканчиваются основные восходящие тракты болевой чувстви­тельности [подробнее см.: Казаков В. Н., 1983; Albe-Fessard D. et al., 1984; Peschanski M., Besson J., 1984; Ralston H„ 1984; Guilbaud G, 1985].

Несмотря на многообразие классификации таламических ядер [Смирнов В. M., 1972], можно выделить 3 основных ядер­ных комплекса, имеющих непосредственное отношение к интег­рации боли: вентробазальный комплекс, задняя группа ядер, медиальные и интраламинарные ядра.

Вентробазальный комплекс является главным ре­лейным ядром всей соматосенсорной афферентной системы. В основном здесь оканчиваются восходящие лемнисковые проек­ции и лишь в ограниченных зонах (вентральное заднее латеральное, вентральное заднее нижнее ядра) — неоспиноталамический тракт. Согласно устоявшимся представлениям, электрическое раздражение А-δ- С-афферентов не вызывает биоэлектрических ответов в вентробазальном комплексе и в нем практически нет нейронов, отвечающих на естественное ноцицептивное раздражение. Однако эти данные в большинстве случаев получены на наркотизированных кошках, у которых к тому же очень незначительны проекции неоспиноталамического тракта в эту область, и их исходно небольшое активирующее влияние резко уменьшается на фоне наркоза. Действительно, у живот­ных без наркоза нейроны вентробазального комплекса отвечали на ноцицептивное раздражение сухожилий и мышц [Honda et al., 1983]. Большое количество нейронов, отвечающих на ноцицептивную стимуляцию, выявлено у обезьян, и эти ответы угне­тались морфином [Benoist J. et al., 1983; Casey К., Morrow Т., 1983].

Нейроны вентробазального комплекса проецируются в соматосенсорные (Sii, Si) зоны коры и частично в орбитальную кору. Поэтому ядра переключения вместе со своими корковыми проекциями участвуют в выделении таких признаков сигнала, как модальность, локализация, интенсивность и продолжитель­ность стимулов. Мультисенсорная конвергенция на нейронах вентробазального комплекса обеспечивает точную соматотопическую информацию о локализации боли, ее пространственную соотнесенность и сенсорно-дискриминативный анализ. Разруше­ние вентробазального комплекса проявляется проходящим устранением «быстрой» хорошо локализованной боли и изменяет способность к распознаванию ноцицептивных стимулов у выс­ших животных и человека [Guilbaud G., 1985].

Задняя группа ядер. Наиболее характерной особен­ностью этих ассоциативных ядер является конвергенция на них полисенсорных входов из спиноталамических, спиноцервикальных и лемнискового трактов. Здесь же оканчиваются спиноретикулярные и спиномезенцефалоталамические проекции. Нейроны ядер задней группы имеют большие билатеральные рецептивные поля без признаков соматотопической организации. Около 60 % этих клеток активируются как неповреждающими, так и разномодальными ноцицептнвными (механическими, химическими, термическими) стимулами. Частота и продолжительность их разрядов прогрессивно возрастают с увеличением интенсивности раздражения. Нейроны отвечают на раздражение А-δ-, С-кожных афферентов и пульпы зуба. Нейрональная активность этих ядер сильно подавляется общими анестетиками, и этим обстоя­тельством обусловлено меньшее количество нейронов, отвечаю­щих на ноцицептивные стимулы у наркотизированных живот­ных. Задняя группа ядер имеет многочисленные проекции в кору, и в том числе в заднюю часть ее соматосенсорной обла­сти (Si, Sii). Считается, что эти таламические ядра, наряду с вентробазальным комплексом, участвуют в передаче и оценке информации о локализации болевого воздействия и частично — в формировании мотивационно-аффективных компонентов боли.

Медиальные и интраламинарные ядра. К ним относятся ассоциативное медиодорсальное ядро и неспецифиче­ские интраламинарные ядра — центральное медиальное, цен­тральное латеральное, парацентральное, парафасцикулярное и срединный центр. На них оканчиваются волокна спиноталамического тракта, а также обширные проекции из всех восходя­щих трактов, связанных с ноцицепцией. Клетки этих ядер отве­чают на соматические, висцеральные, слуховые, зрительные и болевые стимулы. Разномодальные ноцицептивные раздраже­ния — пульпы зуба, А-δ-, С-кожных волокон, висцеральных аф­ферентов, а также механическое, термическое и др. вызывают отчетливые, увеличивающиеся пропорционально интенсивности стимулов, ответы нейронов. Они не изменяются после пересече­ния дорсальных и дорсолатеральных трактов спинного мозга, но полностью исчезают после вентральной хордотомии. Некото­рые нейроны срединного центра и парафасцикулярного ядра активировались исключительно ноцицептивным раздражением или стимуляцией А-δ- и С-афферентов. Причем они могли «дифференцировать» - низко- и высокопороговые ноцицептивные входы, поскольку характер и латентный период их ответов су­щественно различались. Предполагается, что клетки интраламинарных ядер осуществляют оценку и раскодирование интенсив­ности ноцицептивных стимулов, различая их по продолжитель­ности и паттерну разрядов. Интраламинарные и медиальные ядра имеют четко идентифицированные проекции в премоторную зону коры [Albe-Fessard D. et al., 1984].

Разрушение интраламинарных и медиальных ядер у живот­ных резко ослабляет или полностью устраняет защитные ноци­цептивные реакции. Деструкция их у людей сопровождается аналгезией, особенно отчетливо выраженной, когда боль обус­ловлена преимущественной активацией высокопороговых висце­ральных афферентов. Разрушение медиодорсального ядра сни­жает ответные реакции на боль, создает эмоциональную индифферентность к боли.

Следовательно, медиальные и интраламинарные ядра таламуса, получающие, наряду с ноцицептивными входами, массив­ный афферентный приток из ЦСВ, гипоталамуса, лимбической и стриопаллидарной систем и имеющие обширные субкорти­кальные и корковые проекции, играют основополагающую роль в интеграции «вторичной», протопатической, плохо локализо­ванной боли. Эти ядра формируют также сложные вегетомоторные высокоинтегрированные защитные реакции на ноцицепцию, а также мотивационно-поведенческие проявления боли и ее аффективное, дискомфортное восприятие.

Кора головного мозга. Традиционно считалось, что основ­ное значение в переработке болевой информации имеет вторая (Sii) соматосенсорная зона, и для этого, казалось бы, были до­статочно убедительные основания [Дуринян Р.А., 1980; Biedenbach M. et al., 1979; Lamour Y. et al., 1983]. Действительно, пе­редняя часть зоны Sii получает проекции из вентробазального таламуса, а задняя — из медиальных, интраламинарных и зад­них групп ядер. В этой зоне были зарегистрированы негатив­ные потенциалы, вызванные различными ноцицептивными раздражениями у кошек, обезьян и у человека. Величина по­тенциалов, возникающих при раздражении пульпы зуба у чело­века, отчетливо коррелировала с интенсивностью болевых ощу­щений. В зоне Sii неоднократно были зарегистрированы ней­роны, отвечающие как на тактильные, так и на ноцицептивные стимулы. Были даже выявлены клетки в IV слое коры, активи­руемые преимущественно ноцицептивным раздражением кожи и мышц их рецептивных полей, которые, по-видимому, участвуют в декодировании информации об интенсивности и локализации болевых стимулов. Билатеральное разрушение зоны Sii у ко­шек увеличивало пороги поведенческих проявлений ноцицепции и пороги болевых ощущений у человека, а перерезка таламических проекций к ней использовалась даже в качестве нейрохи­рургического способа уменьшения болевых синдромов. Значи­тельная роль в модуляции болевой чувствительности придава­лась к орбитальной области коры, где оканчиваются проекции из n. centrum medianum таламуса.

Представления о таламокортикальных проекциях и об уча­стии различных зон коры в перцепции и оценке боли сущест­венно дополнены в последние годы [Roos A. et al, Albe-Fes-sard D. et al, 1984; Andersson S., Rydenhag В., 1985; Raussell E, Avendano C, 1985; Martinez-Moreno E. et al, 1987]. Установлено, что регистрация вызванных потенциалов и отве­тов клеток на ноцицептивные стимулы в строго определенных зонах коры, в частности в S_II, во многом обусловлена примене­нием наркоза. У бодрствующих животных и человека они реги­стрировались в различных и обширных корковых зонах и даже в зоне Si.

В многочисленных зонах коры выявлено и увеличение кровотока при ноцицептивных раздражениях, тогда как тактиль­ные стимулы его изменяли только в постцентральной извилине. Кроме того, деструкция различных, порой весьма обширных, участков коры не вызывала полной и стойкой аналгезии, хотя при значительных разрушениях возрастал латентный период ощущения боли и нарушалась ее локализация.

Естественно, что на основе выявления корковых субстратов ноцицептивных входов практически невозможно представить ка­кую-либо приемлемую схему корковой интеграции боли. Но все же в обобщенном виде она может быть сведена к тому, что про­цесс первичного восприятия и сенсорной дискриминации осуще­ствляется в большей мере соматосенсорной и фронтоорбитальной областям коры, в то время как другие области, получающие обширные проекции различных восходящих систем, участвуют в качественной ее оценке, в формировании мотивационно-аффективных, когнитивных и психодинамических процессов, обеспе­чивающих переживание боли и реализацию ответных реакций на боль.

При рассмотрении морфофункциональной организации но­цицептивных систем всегда весьма заманчивой представлялась возможность связать 2 принципиально различных ощущения боли, 2 ее типа — первичную, быструю, хорошо локализуемую, и вторичную, медленную, диффузную, имеющую отчетливые не­гативные эмоциональные и вегетомоторные проявления, с двумя системами периферического и центрального проведения ноци­цептивных сигналов и с различными субстратами центральной интеграции боли. Действительно, экспериментальные и психо­физиологические исследования ощущения боли у человека под­тверждают правомочность такой дифференциации. Более того, разделение боли на 2 типа соответствует выделению филогене­тически различных видов чувствительности — более поздней, молодой эпикритической, и более ранней, древней — протопатической, двух разновидностей ноцицептивных афферентов (А- и С-волокна) и двух классических типов восходящих систем. В виде обобщенных представлений постулируется, что первичная боль возникает при активации преимущественно быстропроводящих миелинизированных А-у-δ-афферентов. Ноцицептивная информация в этом случае передается в основном по неоспино-таламическому тракту и частично — по системе дорсолатеральных и дорсальных лемнисковых проекций, через вентролатеральный отдел таламуса достигает в основном соматосенсорной коры. Благодаря быстрой передаче информации через эту си­стему обеспечиваются точная локализация боли, ее сенсорная дискриминация, оценка длительности и интенсивности ноцицептивного стимула. Все это в конечном счете приводит к тому, что данное воздействие воспринимается именно как болевое — сигнальное для принятия решения о необходимости и степени реагирования на повреждение.

Вторичная боль в значительной степени обусловлена прове­дением ноцицептивной информации по медленным немиелинизированным С-афферентам, которая затем передается по палео-спиноталамическим восходящим системам (спиноретикулоталамическому, спиномезенцефало-таламическому трактам и по другим подразделениям этих диффузных проекций), а также по проприоспинальной системе. По мере рострального проведения ноцицептивных сигналов происходит активация ряда супрасегментарных структур — ретикулярной формации, гипоталамуса, лимбической и стриопаллидарной систем. Ноцицептивный поток через преимущественно медиальные, интраламинарные и задние ядра таламуса достигает различных областей коры головного мозга. Вся эта сложноорганизованная иерархия восходящих проекций и структур головного мозга обусловливает ощущение труднодифференцируемой по качеству и локализации боли, ее многокомпонентные висцсромоторные и эмоционально-аффек­тивные проявления и психическое переживание боли.

Однако следует особо подчеркнуть, что такая схема ни в коей мере не должна ассоциироваться с выделением каких-либо строго специфических «болевых» афферентов, «болевых» трак­тов и «болевых» структур. Многолетняя история клинико-экспериментального изучения боли со всей очевидностью свидетель­ствует о том, что повреждения и перерезки различных трактов и структур головного мозга, связанных с ноцицепцией, не дают выраженной и стойкой аналгезии. Кроме того, в последние годы меняется сама стратегия экспериментального изучения и моде­лирования боли, поскольку все более доминирует представле­ние, что при длительных болевых синдромах существенно изме­няются не только периферические, но и центральные механизмы боли, включая даже перестройку процессов формирования и передачи ноцицептивной информации [La Motte R, 1984; Wall P, 1984; Guilband G. et al, 1986; Calvino B. et al., 1987]. Боль в отличие от ноцицепции — это не только и даже не столько сенсорная модальность, но и ощущение, эмоция и «своеобразное психическое состояние», по П.К. Анохину (1958). Поэтому боль как психофизиологический феномен формируется на основе интеграции «ноцицептивных» и «антиноцицептивных» систем и механизмов головного мозга.