Кіріспе
Адамның ми діңінен екі бас сүйек жүйке ядросы табылады. Кохлеарлық ядролық (CN) кешені адамның ми діңінен екі бас сүйек жүйке ядросын – вентральдық кохлеарлық ядроны (VCN) және дорсальдық кохлеарлық ядроны (DCN) құрайды. Вентральдық кохлеарлық ядро қабатталмаған, ал дорсальдық кохлеарлық ядро қабатталған. Есту жүйке талшықтары, есту жүйкесі (кохлеарлық жүйке немесе сегізінші бас сүйек жүйкесі деп те аталады) арқылы жүретін талшықтар, бас жағындағы ішкі құлақтан – кохлеадан ақпаратты, сол жақтан вентральдық кохлеарлық ядроның жүйке тамырына жеткізеді. Жүйке тамырында талшықтар бұтақталып, вентральдық кохлеарлық ядроны және дорсальдық кохлеарлық ядроның терең қабатын қоздырады. Осылайша, барлық дыбыстық ақпарат миға кохлеарлық ядролар арқылы еніп, осы жерде дыбыстық ақпаратты өңдеу басталады. Кохлеарлық ядролардан шығатын сигналдар есту миының жоғары деңгейлерінде қабылданады.
The cochlear nuclear (CN) complex comprises two cranial nerve nuclei in the human brainstem, the ventral cochlear nucleus (VCN) and the dorsal cochlear nucleus (DCN). The ventral cochlear nucleus is unlayered whereas the dorsal cochlear nucleus is layered. Auditory nerve fibers, fibers that travel through the auditory nerve (also known as the cochlear nerve or eighth cranial nerve) carry information from the inner ear, the cochlea, on the same side of the head, to the nerve root in the ventral cochlear nucleus. At the nerve root the fibers branch to innervate the ventral cochlear nucleus and the deep layer of the dorsal cochlear nucleus. All acoustic information thus enters the brain through the cochlear nuclei, where the processing of acoustic information begins. The outputs from the cochlear nuclei are received in higher regions of the auditory brainstem.
Құрылымы
Кохлеарлық ядролар (CN) ми сабағының дорсолатеральды жағында, көпірше мен миы түйіскен жерінде орналасқан. Ми сабағының ventral жағындағы ventral кохлеарлық ядро (VCN) төменгі аяқшаға қарай ventrolateral орналасқан. Дорсальдық кохлеарлық ядро (DCN), сондай-ақ туберкулум акустикум немесе акустикалық төмпешік деп те аталады, VCN-нің үстінен иіліп, мишақша аяқшасының айналасын орап жатады. VCN жүйке тамыры арқылы posteroventral кохлеарлық ядроға (PVCN) және anteroventral кохлеарлық ядроға (AVCN) бөлінеді.
Кохлеарлық ядроларға проекциялар
Кохлеарлық ядроға негізгі кіріс VIII бас сүйекті жүйкенің (вестибулокохлеарлық жүйке) бір бөлігі болып табылатын есту жүйкесі арқылы беріледі. Есту жүйкесі талшықтары кохлеяның перифериялық иннервациясына сәйкес, жоғары ұйымдастырылған байланыс жүйесін құрайды. Төменгі жиілікті спиральді ганглий жасушаларының аксондары, ішкі кохлеарлық ядроның қарындық-жақты бөліктерін және артқы кохлеарлық ядроның бүйірлік қарындық бөліктерін иннервациялайды. Корти органының жоғары жиілікті түктерінен шығатын аксондар, ішкі кохлеарлық ядроның дорсальды бөлігіне және артқы кохлеарлық ядроның дорсальды-медиалды бөліктеріне бағытталады. Орта жиілікті проекциялар екі шеттің арасында аяқталады; осылайша кохлеяда қалыптасқан тонотоптық ұйым, кохлеарлық ядроларда сақталады. Бұл тонотоптық ұйым сақталады, себебі бірнеше ішкі түкті жасушалар ғана спиральді ганглийдегі жүйке жасушасының дендриттерінде синапс түзеді, ал осы жүйке жасушасының аксоны кохлеарлық ядродағы өте аз дендриттерде ғана синапс түзеді. VCN есту жүйкесінен барлық акустикалық ақпаратты қабылдаса, DCN есту жүйкесінен ғана емес, сонымен қатар VCN-дегі нейрондардан (Т-жұлдызды жасушалар) да акустикалық ақпарат алады. Сондықтан DCN екінші реттік сезімталдық ядро болып табылады. Кохлеарлық ядролар тек бір жақты құлақтан ғана ақпарат алады деп ұзақ уақыттан бері ойланып келді. Алайда, қарсы жақты құлақтың қарсы CN арқылы, сондай-ақ мидың соматосенсорлық бөліктері арқылы стимуляцияға дәлелдер бар.
Кохлеарлық ядролардың проекциялары
Үш негізгі талшық шоғыры бар, олар – кохлеарлық ядролық нейрондардың аксондары, олар кохлеарлық ядролардан ақпаратты мидың көбінесе қарсы жағында орналасқан нысаналарға жеткізеді. Ми жоғарылығы арқылы бір проекция трапециялы дене арқылы контралатеральды жоғарғы оливарий кешеніне (SOC) барады, ал екінші жартысы ипсилатеральды SOC-ке жетеді. Бұл жол қанатысты акустикалық жолақ (VAS немесе көбінесе трапециялы дене) деп аталады. Тағы бір жол, дорсальды акустикалық жолақ (DAS, сондай-ақ фон Монаков жолағы деп аталады), ми жоғарылығынан жоғары көтеріліп, бүйірлік лемниск ядроларымен қатар, оның туысы – аралық акустикалық жолаққа (IAS, сондай-ақ Хелд жолағы деп аталады) соқтығысады. ИАС ми жоғарылығы арқылы таралып, көтерілген талшықтармен бірге қарсы жақтағы бүйірлік лемнискте қосылады. Бүйірлік лемнискте бүйірлік лемниск ядросының жасушалары бар және ол төменгі колликулға проекция жасайды. Төменгі колликул жоғарғы оливарий кешенінен, қарсы жақтағы дорсальды акустикалық жолақтан, VCN-нің кейбір жұлдыз тәрізді нейрондарының кластарынан, сондай-ақ бүйірлік лемниск ядроларынан тікелей, моносинаптикалық проекцияларды алады. Бұл кірулердің көпшілігі төменгі колликулда аяқталады, бірақ төменгі колликулды айналып өтіп, медиалдық буынға немесе басқа алдыңғы ми құрылымдарына проекция жасайтын бірнеше шағын проекциялар бар. Трапециялы дене арқылы медиалдық жоғарғы олива (MSO) – төмен жиілікті дыбыстар үшін ипсилатеральды және контралатеральды стимуляция. Латеральды жоғарғы олива (LSO) тікелей және трапециялы дене арқылы – жоғары жиілікті дыбыстар үшін ипсилатеральды стимуляция. Трапециялы дененің медиалдық ядросы (MNTB) – контралатеральды стимуляция. Төменгі колликул – контралатеральды стимуляция. Периоливариялық ядролар (PON) – ипсилатеральды және контралатеральды стимуляция. Бүйірлік лемниск (LL) және лемнискальды ядролар (LN) – ипсилатеральды және контралатеральды стимуляция.
Гистология
Үш негізгі клетка түрі вентральді кохлеарлық ядродан ақпаратты жеткізеді: бұталы клеткалар, жұлдызды клеткалар және сегізбауыр клеткалар. Бұталы клеткалар негізінен алдыңғы вентральді кохлеарлық ядрода (АВКН) кездеседі. Оларды сыртқы түріне және орналасуына байланысты үлкен шар тәрізді, кіші шар тәрізді және шар тәрізді бұталы клеткаларға бөлуге болады. АВКН ішінде үлкен шар тәрізді клеткалардың аймағы бар; одан қарай кіші шар тәрізді клеткалар, ал шар тәрізді клеткалар жүйке түбірінің айналасындағы аймақты алып жатыр. Бұл субтиптердің маңызды айырмашылығы – олар жоғары оливарий кешеніндегі әртүрлі мақсаттарға бағытталған. Үлкен шар тәрізді бұталы клеткалар жоғары оң және сол жақ оливаның ипсилатеральды және контралатеральды ядроларына проекция жасайды. Шар тәрізді бұталы клеткалар трапеция тәрізді дененің қарсы жағындағы медиалдық ядросына, ал кіші шар тәрізді бұталы клеткалар латеральды жоғары оливаға проекция жасайды. Оларда бірнеше (1-4) өте қысқа дендриттері бар, көптеген кішкентай тармақтары бар, бұл оларды «бұта» сияқты етіп көрсетеді. Бұталы клеткалардың арнайы электрлік қасиеттері бар, олар есту жүйкесінен есту жүйесінің орталық аймақтарына уақыт туралы ақпаратты беруге мүмкіндік береді. Бұталы клеткалар ұқсас жиілікке бейімделген бірнеше есту жүйке талшықтарынан кіріс алады, сондықтан бұталы клеткалар кіріс уақытындағы ауытқуды орташалау арқылы уақытты анықтау ақпаратының дәлдігін жақсарта алады. Бұталы клеткалар да оларды тоналды жиілікке жақын дыбыстармен тежелуі мүмкін, бұл да дыбыс жүйке талшықтарында байқалатыннан да өткір тонауға әкеледі. Бұл клеткалар әдетте оның оттау үлгісіне үстемдік ететін бірнеше есту жүйке талшықтарымен ғана иннервацияланады. Бұл афферентті жүйке талшықтары олардың соңғы тармақтарын бүкіл соманың айналасына орап, үлкен синапсты құрайды, ол «Хелдтің соңғы бұрышы» деп аталады. Сондықтан, электрлік стимуляцияланған бұталы нейронның бірлік жазуы, әдетте, дәл бір әрекет потенциалын тудырады және негізгі жауап болып табылады. Жұлдызды клеткалар (көпполярлы клеткалар) есту жүйке талшықтарының параллель талшықтары бар ұзын дендриттерге ие. Оларды тоналды немесе шулы тітіркендіргіштің ұзақтығы үшін үнемі арақашықтықтағы әрекет потенциалдарын сөндіру қабілетіне байланысты, соққышыл клеткалар деп те атайды. Қию үлгісі жұлдызды клетканың электрлік қозғызу қабілетіне тән, ал атылу жылдамдығы жиілікке қарағанда есту кірісінің күш-қуатына байланысты. Әрбір жұлдызды клетка тар көйлектелген және ингибиторлық бүйірлік белдеулерге ие, бұл жұлдызды клеткалар популяциясына дыбыстардың спектрін кодтауға мүмкіндік береді, спектрлік шыңдар мен аңғарларды арттырады. Бұл нейрондар DCN-ге акустикалық деректерді береді. Сегізбауыр клеткалары артқы вентральді кохлеарлық ядроның (PVCN) шағын аймағында кездеседі. Бұл клеткалардың ерекшелігі – ұзын, қалың және ұзын тұяқты дендриттер, олар әдетте жасуша денесінің бір жағынан шығады. Сегізбауыр клеткалары қарапайым тоналды тітіркендіргіштерге «жауап береді». Яғни, олар кең диапазонды ынталандырудың басталуында ғана жауап береді. Сегізбауыр клеткалары мидағы нейронның ең жоғары уақыт дәлдікпен атылады. Есту жүйкесінің электрлік тітіркенуі сегізбауыр клеткаларында экситаторлық постсинаптикалық потенциалды тудырады. Бұл EPSP-тер өте қысқа. Бұл клеткалар уақыт туралы ақпаратты алу үшін маңызды. Бұл клеткалардың 800 Гц жиіліктегі түймелі пойыздарға жауап бере алатыны мәлім. Негізгі клеткалардың екі түрі ақпаратты артқы кохлеарлық ядродан (DCN) контралатеральды төменгі колликулга жеткізеді. Негізгі клеткалар екі жүйелік деректерді алады. Акустикалық сигнал терең қабатқа бірнеше жолмен жетеді. Экситаторлық акустикалық кіріс есту нерв талшықтарынан, сондай-ақ VCN жұлдызды клеткаларынан келеді. Акустикалық кіріс те ингибиторлық интернейрондар (DCN туберкуловентральді клеткалары және VCN-дегі «кең жолақты ингибиторлар») арқылы жеткізіледі. Сыртқы молекулалық қабаты арқылы ДҚҚ басқа да сезімтал ақпараттарды, әсіресе, бас пен құлақтың орналасуы туралы ақпаратты параллель талшықтар арқылы алады. Бұл ақпарат мишаға ұқсас контур арқылы таралады, оған ингибиторлық интернейрондар да кіреді. Фузиформды клеткалар (пирамидалық клеткалар деп те аталады). Фузиформалы клеткалар ақпаратты дендриттердің екі буыны арқылы біріктіреді, апикальды дендриттер сыртқы молекулалық қабаты арқылы көп сезімталдық, қоздырғышты және тежегіштік кіріс алады, ал базальды дендриттер терең қабатқа созылатын базальды дендриттерден қоздырғышты және тежегіштік акустикалық кіріс алады. Бұл нейрондар сүйір тілдерге есту қабілетін жоғалтқанда, дыбыстарды биіктік бойынша анықтауға мүмкіндік береді деп есептеледі. Гигант клеткалары да молекулалық және терең қабаттардан кіріс алады, бірақ терең қабаттан кіріс басым. Олардың естудегі рөлі белгісіз.
Функция
Кохлеарлық ядролық кешен – есту жүйесіндегі алғашқы интеграциялық немесе өңдеу сатысы. Ақпарат кохлеарлық жүйке арқылы кохлеаның ипсилатеральды бөлігінен ядроларға жеткізіледі. Кохлеарлық ядрода бірнеше міндет орындалады. Акустикалық кірісті бірнеше негізгі жасушаларға тарату арқылы есту жолы параллель жоғары көтерілетін жолдарға бөлінеді, олар бір мезгілде әртүрлі ақпаратты тарата алады. Вентральды кохлеарлық ядроның жасушалары есту жүйкесімен бірге жүретін ақпаратты, оның атылу уақытында және есту жүйкесі талшықтарының белсенділігінің үлгісінде анықтайды. Дорсальдық кохлеарлық ядроның жасушалары сызықты емес спектрлік талдау жасайды және осы спектрлік талдауды бас, құлақ және иықтың орналасуының контекстіне енгізеді, сондай-ақ күтілетін, өзінен туындаған спектрлік сигналдарды есту қабығынан, понтин ядроларынан, үштік ганглионнан және ядродан, арқалық бағана ядроларынан және екінші арқалық тамыр ганглионынан түсетін ақпаратты пайдаланып, қызықтырақ, күтпеген спектрлік сигналдардан ажыратады. Бұл нейрондар сүтқоректілерге осы дыбыстарға бағытталу үшін спектрлік белгілерді пайдалануға көмектеседі деп саналады. Ақпарат жоғары ми сабағының аймақтары қосымша есептеу мақсаттарына жету үшін (мысалы, дыбыс көзінің орналасуын анықтау немесе сигнал мен шу арақатынасын жақсарту) қолданылады. Мидың басқа аймақтарынан түсетін кірістер дыбыстың локализациясына ықпал етеді. Кохлеарлық ядролардың нақты функцияларын толығырақ түсіну үшін алдымен дыбыстық ақпарат есту жүйкесінің талшықтарымен қалай бейнеленетінін түсіну қажет. Қысқасы, екі есту жүйкесінің әрқайсысында шамамен 30 000 есту жүйкесі талшықтары бар. Әрбір талшық – белгілі бір дыбыс жиілігін және дыбыс күшінің диапазонын көрсететін спиральді ганглиондық жасушаның аксоны. Әрбір жүйке талшығындағы ақпарат әрекет потенциалдарының жиілігімен, сондай-ақ жеке әрекет потенциалдарының уақытымен көрсетіледі. Әр кохлеарлық ядро жасушасының ерекше физиологиясы мен морфологиясы дыбыстық ақпараттың әртүрлі аспектілерін күшейтеді.