神经元胞体,在神经系统中枢部聚集在一起形成神经核。功能相似的神经核集合形成神经核团。
若干功能相同的脑神经核,在脑干内有规律地排列成纵行的细胞柱,即脑神经核机能柱。同一机能柱内的诸脑神经核多数是不连续的。
因此,少量的神经细胞功能异常,不会引起明显的功能障碍,因为有一批同类细胞在继续完成原有功能。
在分子生物学水平上,一个核团内分子的功能被高度强化。
一.大脑有神经核团
大脑皮层上面密密麻麻地分布着大约120亿个神经细胞,在这些神经细胞的周围还有1000多亿个胶质细胞。大脑皮层是神经元胞体集中的的地方,是构成大脑两半球沟回的表层灰质。
大脑皮层细胞除了在水平方向分层外,在整个皮层厚度内,神经元在与表面垂直的方向呈链状排列成细胞柱。柱或称模是一些具有大致相同特性的神经元集合形成的,它是皮层最基本的机能单位。人的大脑皮层约含有1—2百万个柱,每一个柱内有10,000左右的神经元。用微电极插入皮层,“感觉柱”(与感觉机能有关的细胞柱)引导电位的方法,证明了同一个柱内的细胞相同的感觉型式,并有相同的感受野。
皮层下核团(主要指基底核,英:Basal ganglia,有时直译为基底神经节),是大脑深部一系列神经核团组成的功能整体。它与大脑皮层,丘脑和脑干相连。目前所知其主要功能为自主运动的控制。它同时还参与记忆,情感和奖励学习等高级认知功能。基底核的病变可导致多种运动和认知障碍,包括帕金森氏症和亨廷顿氏症等。
人类的纹状体中大约有一亿神经元。70%以上为输出神经元。这些输出神经元在其树突上分布有非常致密的棘头(Spine),故称为棘状神经元。
这些棘头是棘状神经元与传入纹状体的轴突形成突触的部位。输入纹状体的轴突主要来自大脑皮层,丘脑和杏仁体。
这些轴突进入纹状体后,展出覆盖范围甚大的侧枝,与大量纹状体神经元形成突触。反过来,每个纹状体神经元也和大量的输入轴突形成突触。据估计,每个棘状神经元接受来自7500-15000个不同轴突的输入。它可能类似于一种电子电路中的组合逻辑。
二.脑干有神经核团
脑干神经核特点:
1)灰质不再连贯成细胞柱,而变成断续的核团。
2)很多纤维束在脑干内交叉传导,打扰了脊髓原来灰白质的界限。
3)延髓上部中央管向后敞开为第四脑室的底,因此原来脊髓前角和后界的腹背关系变成内外侧关系,即界沟内侧为运动神经柱、界沟外侧为感觉神经柱。
4)脑干中央区出现较大范围的网状结构。
脑神经核的性质和分类:
脑神经感觉核:接受脑神经传入纤维的核团。
脑神经运动核:发出脑神经传出纤维的核团。
脑干神经核的排列规律,自界沟由内向外:
①
一般躯体运动柱:肌节衍化的骨骼肌。
②
特殊内脏运动柱:支配由腮弓演化的咀嚼肌,表情肌、咽喉肌。
③
一般内脏运动柱:支配头、颈、胸腹部的平滑肌、心肌和腺体。
④
一般内脏感觉柱:接受心血管、脏器的初级感觉纤维。
⑤
特殊内脏感觉柱:接受味觉的初级感觉纤维。
⑥
一般躯体感觉柱:接受头、面部皮肤,口、鼻腔粘膜的初级感觉纤维。
⑦
特殊躯体感觉柱:接受听和平衡感受器的初级感觉纤维。
“一般”指:性质上脊髓和脑干中共有的核团,互为延续。
“特殊”指:仅见于脑干,与特殊感觉器和鳃弓衍化物有关的核团。
例如,脑干内有七种脑神经核团。
“一般内脏和特殊内脏感觉核",实际上是孤束核的不同部分。此核的上部接受味觉纤维,为特殊内脏感觉纤维,下部接受一般内脏感觉纤维。因此,每侧半脑干实际上只有6个脑神经核功能柱。它们在脑干内有一定的排列关系,以延髓橄榄中部横切面为例:感觉柱位于界沟的外侧,运动柱位于界沟的内侧;与内脏运动和感觉相关的机能柱分别位于靠近界沟的内、外侧,而与躯体相关的均离界沟较远。这种排列关系在脑干不同平面大致相当。
丘脑是间脑中最大的卵圆形灰质核团,位于第三脑室的两侧,左、右丘脑借灰质团块(称中间块)相连。
丘脑在大脑皮层不发达的动物,是感觉的最高级中枢;在大脑皮层发达的动物,是最重要的感觉传导接替站。来自全身各种感觉的传导通路(除嗅觉外),均在丘脑内更换神经元,然后投射到大脑皮质。在丘脑内只对感觉进行粗略的分析与综合,丘脑与下丘脑、纹状体之间有纤维互相联系,三者成为许多复杂的非条件反射的皮层下中枢。
丘脑被丫形的白质板(称内髓板)分隔成前、内侧和外侧三大核群。
根据丘脑各部分向大脑皮层投射特征的不同,可把丘脑分成两大系统,一是特异投射系统,另一是非特异投射系统(或称弥散性投射系统)。
特异性投射系统(specific projection system)
从机体各种感受器发出的神经冲动,进入中枢神经系统后,由固定的感觉传导路,集中到达丘脑的一定神经核(嗅觉除外),由此发出纤维投射到大脑皮质的各感觉区,产生特定感觉。这种传导系统叫做特异性投射系统。
非特异性投射系统(unspecific projection
system)。感觉传导向大脑皮质投射时,即特异性投射系统的第二级神经元的纤维通过脑干时,发出侧支与脑干网状结构的神经元发生突触联系,然后在网状结构内通过短轴突多次换元而投射到大脑皮质的广泛区域。这一投射系统是不同感觉的共同前行途径。由于各种感觉冲动进入脑干网状结构后,经过许多错综复杂交织在一起的神经元的彼此相互作用,就失去了各种感觉的特异性,因而投射到大脑皮质就不再产生特定的感觉。所以,把这个传导系统叫做非特异性投射系统。
四.对核团整体进行处理
立体定向射频毁损治疗帕金森病(Parkinson disease,
PD),是一种有效的外科手术方法,但由于个体差异较大,目前各定位方法难以达到精确定位,加之靶点最理想的毁损灶位置和大小尚不完全清楚等原因,术后常出现一些并发症。脑深部神经核团刺激术(DBS)和神经核团毁损术是治疗PD最常见的、十分安全的外科治疗手段[1-2]。目前国内应用最为广泛、效果肯定的方式仍然是神经核团毁损术。PD的发病机制是患者脑内苍白球(GPi)、丘脑腹中间核(Vim)和丘脑底核(STN)过度兴奋及输出,手术所要达到的目的就是精确定位上述核团并减少其过度输出。
1.
基底核(BN)的解剖学
BN是位于丘脑和下丘脑周围的端脑白质内的深部神经核团。广义上包括纹状体、屏状核、杏仁体、黑质、STN等。其中纹状体包括尾状核、壳、苍白球(GP)。由于在种系的发生上,尾状核和壳是较新的结构,称新纹状体。GP分为外侧苍白球(Gpe)和内侧苍白球(Gpi),两者由很薄的片状结构隔开。新纹状体有两条平行通路,向Gpi投射纤维的,称直接纹状体通路;向Gpe以及底丘脑投射纤维的,称间接纹状体通路。黑质位于中脑大脑脚和中脑被盖之间,分为腹侧的网状部(SNr)和背侧的致密部(SNc)。
黑质SNr的细胞形态、纤维联系和功能与端脑的Gpi相似;黑质SNc包含巨型多巴胺能神经元和γ-氨基丁酸(GABA)能神经元。从黑质到纹状体的传出投射纤维(黑质纹状体多巴胺系统)较为重要,借此通路黑质将合成的多巴胺释放到新纹状体,参与基底神经节调节骨骼肌的运动。STN位于间脑与中脑之间的移行区,背侧是背侧丘脑,内侧为下丘脑,外侧为中脑的大脑脚和内囊,尾侧与中脑被盖接续。基底核为一组皮质下的运动中枢,它的病变会出现复杂的运动异常和肌紧张的改变,PD是其中之一。
2.
立体定向射频毁损术
治疗帕金森病的主要靶点集中在丘脑腹外侧核(VL)、Gpi和STN[5]。VL也称丘脑运动区,包括丘脑腹中核(Vim)、丘脑腹嘴前核(Voa)和丘脑腹嘴后核(Vop),另两个靶点分别是Gpi和STN,这3个区域或核团均可以实施核团毁损或刺激达到控制PD症状的目的。
Gpi核团毁损机制
Gpi毁损术是通过阻断来自黑质-纹状体的兴奋性纤维,从而使得具有抑制作用的多巴胺和具有兴奋作用的乙酰胆碱能冲动在新的水平上达到暂时的平衡,使症状改善。近年研究显示,黑质的多巴胺能神经支配主要到达STN及GP,而GP多巴胺神经元要比STN密集,GP中的Gpi与Gpe相比,Gpi又占主要位置,而Gpi又是基底核神经节主要传出途径,该靶点在治疗PD上得到广泛应用。
3.
电生理技术在PD手术靶点定位中的应用
(1)
粗电极刺激在定位中作用:粗电极刺激在靶点定位中的作用是确定靶点与内囊和视束之间距离,是手术取得良好效果的有力保证。国内学者认为当刺激电流2
Hz下小于1 mA诱发出运动反应和100 Hz下小于0.1
mA诱发出视觉反应或肢体麻木感时,就应该改变靶点位置,可以在选定的靶点坐标值上进行1.0~2.0 mm的调整。
(2)
微电极记录和微电极刺激在PD定位中的应用:为获得一个精确而又微创的安全的Gpi定位方法,微电极针在靶区域能够承担微刺激和微电极记录作用,同时可以提供客观的靶点定位。通过微电极刺激和记录引导毁损电极接近相应的位置,在基底节不同的区域产生固定的模式来识别重要的结构包括Gpi和Gpe、豆状袢以及视束之间的边界,并可用于研究PD的病理生理机制。
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