Введение

Группа нейронов, расположенная на дне среднего мозга. Вентральная тегментальная область (ВТА) (тегментум – латинское слово, означающее «покрытие»), также известная как вентральная тегментальная область Цай, или просто вентральный тегментум, представляет собой группу нейронов, расположенных вблизи средней линии на дне среднего мозга. ВТА является источником дофаминергических тел клеток мезокортиколимбической дофаминовой системы и других дофаминовых путей; она широко вовлечена в нейронные цепи, связанные с зависимостью и естественным вознаграждением. ВТА играет важную роль во множестве процессов, включая когнитивные процессы, связанные с вознаграждением (мотивационная значимость, ассоциативное обучение и положительно окрашенные эмоции), а также оргазм и другие, а также в развитии ряда психических расстройств. Нейроны ВТА проецируются в многочисленные области мозга, от префронтальной коры до каудального ствола мозга и в различные промежуточные области.

Структура

Нейробиологи часто испытывали значительные трудности в различении вентральной тегментальной области (VTA) в мозге человека и других приматов от черной субстанции (SN) и окружающих ядер. Изначально вентральная тегментальная область была обозначена как «ядро», но со временем термин «область» стал более уместным из-за гетерогенных цитоархитектонических особенностей этого региона и отсутствия четких границ, отделяющих ее от соседних структур. Благодаря селективным лимбическим афферентам, направленным в VTA, клетки VTA получили обозначение A10 для их дифференциации от окружающих клеток.

Местоположение

Вентральная тегментальная область расположена в среднем мозге между несколькими другими крупными структурами, некоторые из которых описаны здесь. Млечные тела и задний гипоталамус, оба входящие в диэнцефалон, простираются краниально от ВТА. Красное ядро находится латерально, а волокна глазодвигательного нерва – вентромедиально по отношению к ВТА. Мост и продолговатый мозг расположены каудально к ВТА. Наконец, черная субстанция находится латерально по отношению к ВТА.

Подразделения

В 1987 году Оадес выделил четыре основных ядра в группе клеток VTA A10: ядро паранигралиса (Npn), ядро парабрахиалиса пигментозуса (Npbp), ядро интерфасцикуляриса (Nif) и ядро линеара (Nln) каудальное и ростральное. В настоящее время ученые разделяют ВТК на четыре схожие зоны, которые называются паранигральным ядром (ПН), парабрахиальной пигментированной областью (ПБП), областью ретрофлексуса парафасцикула (ПФР) и ростромедиальным тегментальным ядром (РМТг), которые приблизительно соответствуют прежним подразделениям. Некоторые определения ВТК также включают ядра средней линии (то есть межжилевое ядро, ростральное линейное ядро и центральное линейное ядро). ПН и ПБП богаты дофаминергическими клетками, тогда как в двух других областях плотность этих нейронов низкая. ПФР и РМТг содержат низкую плотность тирозингидроксилазных (TH) положительных клеточных тел, которые малы по размеру и слабо окрашиваются; РМТг состоит главным образом из GABAергических клеток. С другой стороны, ПН и ПБП состоят в основном из средних и крупных TH-положительных клеточных тел, умеренно окрашивающихся.

Входные данные

Почти все области, получающие проекции от вентральной тегментальной области (ВТА), возвращают проекции обратно к ней. Таким образом, ВТА имеет двусторонние связи с широким спектром структур мозга, что указывает на её роль в контроле функций как в филогенетически новой и высокоразвитой неокортексе, так и в более древних лимбических областях. ВТА – это гетерогенный регион, состоящий из разнообразных нейронов, характеризующихся различными нейрохимическими и нейрофизиологическими свойствами. Следовательно, глутаматергические и ГАМК-ергические входы не являются исключительно ингибирующими или исключительно возбуждающими. ВТА получает глутаматергические афференты из префронтальной коры, педункулопонтинного тегментального ядра (ППТг), латеродорсального тегментального ядра, субталамического ядра, ядра постериорной части полосатого тела, верхнего бугорка, серого вещества вокруг водопровода, латеральной габенулы, дорсального ядра шва и латеральных гипоталамуса и преоптических областей. ГАМК-ергические входы в ВТА включают также ядро прилежащего, вентральное бледное шаровидное тело, дорсальное ядро шва, боковой гипоталамус, серое вещество вокруг водопровода, ядро постериорной части полосатого тела и ростромедиальное тегментальное ядро (РМТг). Афференты из субпаллидальной области в ВТА преимущественно ГАМК-ергические и, следовательно, ингибирующие. Существует значительный путь от субпаллидальной области к ВТА.

Разработка

Поскольку они развиваются из общей эмбриональной ткани и частично перекрываются в своих проекционных полях, дофаминергические группы клеток не имеют четких анатомических границ. Во время развития мозга млекопитающих нейроны как черной субстанции (SN), так и VTA первоначально проецируются в дорсолатеральный и вентромедиальный стриатум. Однако к моменту рождения дофаминергические нейроны SN проецируются исключительно в дорсолатеральный стриатум, а дофаминергические нейроны VTA – исключительно в вентромедиальный стриатум. Эта обрезка связей происходит за счет устранения ненужных коллатералей.

Функция

Как указано выше, ВТА, в частности дофаминовые нейроны ВТА, выполняют несколько функций в системе вознаграждения, мотивации, когнитивных процессах и при формировании наркотической зависимости, и могут быть вовлечены в патогенез ряда психических расстройств. Также было показано, что ВТА обрабатывает различные типы эмоциональных сигналов, поступающих из миндалевидного тела, где она может играть роль в избегании и формировании условных рефлексов страха. Электрофизиологические записи продемонстрировали, что нейроны ВТА реагируют на новые стимулы, неожиданные вознаграждения и сенсорные сигналы, предсказывающие вознаграждение. Характер активности этих клеток соответствует кодированию ошибки предсказания вознаграждения. В 2006 году исследования с использованием МРТ, проведенные Хелен Фишер и ее группой, выявили и задокументировали различные эмоциональные состояния, связанные с сильной любовью, которые коррелировали с активностью в ВТА, что может помочь объяснить навязчивое поведение отвергнутых партнеров, поскольку это связано с работой системы вознаграждения. Поведение, связанное с совместным строительством гнезда, ассоциируется с повышенной экспрессией V1aR в ВТА у недавно образовавшихся пар зебровых амадин. Однако экспрессия V1aR не была связана с частотой песен, направленных на самок, что может указывать на селективную роль вазотоцина в ВТА в поддержании парных связей, а не в брачном поведении.

Нейронный состав

Вентральная область покрышки (VTA), как и черная субстанция, содержит меланинопигментированные дофаминергические нейроны. Недавние исследования показали, что дофаминергические нейроны составляют 50-60% от общего числа нейронов в VTA, что противоречит более ранним данным, указывавшим на 77% дофаминергических нейронов в VTA. Кроме того, в ростромедиальном тегментальном ядре (RMTg) присутствует значительная популяция ГАБАергических нейронов – функционально обособленной структуры мозга. Авторы предлагают функциональную схему, в которой активация глутаматергических клеток в CA3 вызывает активацию ГАБАергических клеток в cd LS, что ингибирует ГАБА-интернейроны в VTA, снимая тоническое торможение с дофаминовых клеток и приводя к увеличению частоты их импульсации. Таким образом, оболочка прилежащего ядра (NAC shell) и задняя часть VTA являются основными областями, участвующими в системе вознаграждения.

Расстройства

Дофаминергические нейроны черной субстанции и вентральной тегментальной области среднего мозга проецируются, соответственно, в дорсолатеральный хвостатый комплекс/путамен и вентромедиально расположенное ядро прилежания, формируя мезостриатальный и мезолимбический пути. Близость этих двух путей обуславливает их объединение под общим названием дофаминергические проекции. Нарушение работы этих двух путей является причиной развития ряда заболеваний, таких как шизофрения, болезнь Паркинсона и синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ). Современные исследования направлены на выявление тонких различий между нейронами, вовлеченными в эти состояния, и поиск способов селективного воздействия на конкретные дофаминергические проекции.

Наркомания

Ядро прилежания и вентральная тегментальная область являются основными структурами, на которые воздействуют вызывающие привыкание вещества. К веществам, вызывающим зависимость, обычно относят кокаин, алкоголь, опиоиды, никотин, каннабиноиды, амфетамин и их аналоги. Эти препараты изменяют нейромодулирующее влияние дофамина на обработку сигналов подкрепления, продлевая действие дофамина в ядре прилежания или стимулируя активацию нейронов там, а также в ВТА. Большинство злоупотребляемых препаратов стимулируют высвобождение дофамина, что обуславливает как их вознаграждающий, так и психомоторный эффекты. Компульсивное употребление наркотиков является результатом длительных или необратимых функциональных изменений в мезолимбической дофаминовой системе, возникающих в результате повторной стимуляции дофамином. Молекулярные и клеточные адаптации ответственны за повышение чувствительности дофаминовой активности в ВТА и вдоль мезолимбической дофаминовой проекции в ответ на злоупотребление наркотиками. У зависимых людей в ВТА повышается активность тирозингидроксилазы – фермента, синтезирующего дофамин, а также способность этих нейронов реагировать на возбуждающие сигналы. Последний эффект является следствием увеличения активности транскрипционного фактора CREB и повышения экспрессии GluR1 – важной субъединицы AMPA-рецепторов для глутамата. Эти изменения в нейронной обработке могут объяснять снижение влияния адаптивных эмоциональных сигналов на процессы принятия решений, поскольку поиск и употребление наркотиков становятся привычными и компульсивными. Эксперименты на крысах показали, что они быстрее учатся нажимать на рычаг для введения стимулирующих препаратов в заднюю часть ВТА, чем в переднюю. Другие исследования показали, что микроинъекции дофаминергических препаратов в оболочку ядра прилежания увеличивают двигательную активность и исследовательское поведение, обусловленные реакции приближения и предвкушающее сексуальное поведение. Синдром отмены возникает из-за дефицита вознаграждающей функции, который запускает цикл дистресса, в котором препараты становятся необходимыми для восстановления нормального гомеостатического состояния. Недавние исследования показали, что даже после завершения стадий отмены, поведение, связанное с поиском наркотиков, может быть восстановлено при воздействии препарата или связанных с ним стимулов.

Сравнительная анатомия и эволюция

Все исследования, проводимые с 1964 года, подчеркивают впечатляющее общее сходство между вентральной областью покрышки (VTA) всех млекопитающих, от грызунов до человека. Эти исследования были сосредоточены на крысах, кроликах, собаках, кошках, опоссумах, обезьянах и людях. Были отмечены незначительные различия, такие как изменения в дорсальном распространении клеток А10. В частности, дорсальный пик клеток А10 более выражен у приматов по сравнению с другими млекопитающими. Более того, количество дофаминергических клеток в VTA увеличивается в ходе филогенетического развития; например, VTA мыши содержит приблизительно 25 000 нейронов, тогда как VTA 33-летнего мужчины содержит около 450 000 тел клеток.