Введение

Глубокая борозда, разделяющая два полушария мозга позвоночных. Продольная щель (или мозговая щель, большая продольная щель, срединная продольная щель, межполушарная щель) – глубокая борозда, разделяющая два полушария мозга позвоночных. В ней располагается продолжение твердой мозговой оболочки (одной из оболочек мозга), называемое серпом головного мозга. Внутренние поверхности обоих полушарий извиты гирами и бороздами, как и наружная поверхность мозга.

Сосиски

Все три оболочки коры головного мозга (твердая мозговая оболочка, паутинная оболочка, мягкая мозговая оболочка) складываются и опускаются глубоко в продольную щель, физически разделяя два полушария. Серповидный отросток твердой мозговой оболочки – это название, данное твердой мозговой оболочке между полушариями, значимость которого обусловлена тем, что это самый наружный слой мозговых оболочек. Эти слои предотвращают любое прямое соединение между билатеральными долями коры, что требует от всех проводящих путей прохождения через мозолистое тело. Сосуды серповидного отростка снабжают кровью внутренние поверхности коры, прилегающие к срединной сагиттальной плоскости.

Мозговая асимметрия

Хотя эта трещина разделяет мозг, два полушария человеческой коры не являются идеально симметричными ни по структуре, ни по функциям. Например, установлено, что планум височный, примерно соответствующий зоне Вернике, в 10 раз больше в левом полушарии, чем в правом. В то же время, хвостатое ядро, входящее в состав базальных ганглиев, оказалось больше в правом полушарии.

Корпус мозолистый

Мозолистое тело соединяет два полушария мозга под щелью и передает зрительные, слуховые и соматосенсорные сигналы между ними. Мозолистое тело отвечает за движения глаз и зрительное восприятие, поддержание баланса между возбуждением и вниманием, а также за способность определять локализацию сенсорной стимуляции. В клинической практике рассечение мозолистого тела может быть полезно пациентам, страдающим эпилепсией.

Филогенетически

Считается, что большинство существующих животных, включая Homo sapiens, произошли от общего червеобразного предка, жившего около 600 миллионов лет назад, известного как урбилатериан. Двустороннесимметричное животное – это животное, имеющее симметричные левую и правую половины тела. Хотя до сих пор обсуждается, был ли у этого вида сложный мозг, развитие схожих видов подтверждает гипотезу о том, что у него был, по крайней мере, простой передний скопление нервных клеток, называемое цефалоном. Более того, исследования показали, что этот цефалон был двусторонним, состоящим из двух или более связанных между собой подгрупп нервных клеток, разделенных срединной сагиттальной плоскостью, что указывает на первый пример подобного разделения.

Онтогенетически

Нервный гребень появляется в эмбрионе млекопитающего уже на 20-й день развития. Именно в процессе эмбрионального развития формируется нервная трубка, которая складывается в полую структуру, как показано на рисунке 1. Этот процесс также известен как нейруляция. Из нервной трубки формируется центральная нервная система, которая в дальнейшем развитии подразделяется и дифференцируется на различные отделы мозга и спинного мозга. Эти подразделения происходят под воздействием сигнальных молекул, направляющих дифференцированные клетки к их правильному положению в организме. Боковые стороны этой структуры дают начало двум полушариям коры головного мозга человека, но не сливаются ни в одной точке, за исключением мозолистого тела. В результате формируется продольная щель. Продольная щель может появиться уже на восьмой неделе развития, а к десятой неделе беременности отчетливо разделяет два полушария.

Функция

В основном, назначение продольной трещины – разделять мозг на два полушария, левое и правое. На основании клинических случаев повреждений мозга или инсульта в любом из полушарий, имеются данные о том, что левая сторона мозга контролирует правую сторону тела, а правая – левую. У пациентов, перенесших инсульт, наблюдается односторонний дефицит после повреждения левого или правого полушария, что проявляется на противоположной стороне тела. Разделение полушарий обеспечивает специализацию в области хранения информации, процедурных и когнитивных функций. В ходе "экспериментов с разделенным мозгом" было показано, что левое полушарие специализируется на математике, языке и общей логистике. Правое полушарие, в свою очередь, специализируется, как правило, на музыке, искусстве, распознавании лиц и большинстве пространственных событий. Продольная трещина также играет роль в зрительном нервном тракте. Это демонстрируется на (рисунок 4) с помощью зрительного перекреста (хиазмы), который направляет нерв от правого глаза в левое полушарие и от левого глаза – в правое. Продольная трещина обеспечивает это перенаправление и перекрест нервных волокон. Этот перекрест может показаться нелогичным, однако он выполняет адаптивную функцию. Эта функция заключается в обеспечении стереопсиса (восприятия глубины и трехмерного зрения), а также развития бинокулярного зрения. Сочетание этих двух компонентов позволяет иметь более широкое поле зрения, что соответствует гипотезе об адаптивном значении расположения и структуры трещины. Повреждение нерва после зрительного перекреста может привести к потере или ухудшению зрения соответствующего глаза. Если правая сторона мозга повреждена, а нерв поврежден или разрушен, то и зрение левого глаза пострадает в той же степени.

Клиническое значение

Продольная трещина играет ключевую роль в каллозотомии, нейрохирургической процедуре, приводящей к расколу мозга, поскольку она обеспечивает беспрепятственный доступ к мозолистому телу. Каллозотомия является одним из методов лечения фармакорезистентной эпилепсии и заключается в рассечении нервных волокон, соединяющих два полушария через мозолистое тело. Нейрохирург физически разделяет полушария, разводя их специальными инструментами, и перерезает либо примерно две трети волокон при частичной каллозотомии, либо все волокна при полной каллозотомии. Без продольной трещины процедура каллозотомии была бы значительно сложнее и опаснее, так как потребовалось бы прохождение через плотно связанные области коры головного мозга. После процедуры полушария больше не могут обмениваться информацией, как прежде. Хотя мозг пациентов обычно адаптируется, позволяя вести нормальную повседневную жизнь, когнитивные тесты легко выявляют наличие раскола мозга. В эксперименте с химерической фигурой, где левая половина изображает женское лицо, а правая – мужское, пациент с расколом мозга, фиксируя взгляд в центре, укажет на женское лицо по просьбе указать на лицо на рисунке и ответит «мужчина», если его спросят, что изображено на картине. Это объясняется тем, что область распознавания лиц (Fusiform Face Area, FFA) находится в правом полушарии, а языковые центры – преимущественно в левом.

Повторная транскраниальная магнитная стимуляция

В исследованиях применение низкочастотной повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляции (rTMS) испытывалось в связи с различными когнитивными процессами при выполнении задач на оценку времени. Исследования анализировали влияние низкочастотной rTMS на тесты оценки времени при стимуляции "медиальной продольной борозды теменной доли". Результаты показали данные, подтверждающие гипотезу о том, что участники исследования склонны недооценивать короткие промежутки времени и переоценивать более длительные. В частности, 20 участников недооценивали интервалы продолжительностью 1 секунда и переоценивали интервалы в 4 и 9 секунд после применения rTMS с частотой 1 Гц.

Нейрохирургия

Продольная борозда может служить эффективным хирургическим путем в лобной кости при центральной и птериональной краниотомии – хирургическом открытии черепа. Несмотря на вариативность формы головы у разных видов, у собак наблюдается значительное разнообразие формы головы, что затрудняет разработку эффективной хирургической процедуры на мозге. Одной из целей исследования было определение анатомии продольной мозговой борозды и возможных вариаций у собак брахицефалической (B), долихоцефалической (D) и мезоцефалической (M) пород. Несмотря на то, что морфология латеральной мозговой борозды была однородной у всех пород собак, было установлено, что мезоцефалические (M) собаки имеют наибольший хирургический проход, обеспечивающий доступ к большему количеству структур мозга, в то время как у долихоцефалических (D) собак он был наименьшим.

Исследования

Поскольку мозолистое тело значительно меньше по площади поверхности по сравнению с продольной щелью (рис. 3), волоконные пучки, проходящие через него, плотно упакованы, и для различения отдельных пучков, исходящих из и ведущих к одним и тем же корковым центрам, необходимо точное отслеживание. Понимание этих связей позволяет понять контрлатеральные соответствия и заболевания, которые могут возникнуть в результате их повреждений. Для визуализации этих пучков используется диффузионно-тензорная томография (DTI или dMRI) в сочетании с алгоритмами трактографии (FT) и функциональной магнитно-резонансной томографией (fMRI). Например, затылочные волокна мозолистого тела были локализованы с точностью 1–2 мм с использованием методов DTI TF, что очень важно для взаимодействия зрительных коры, и любое их повреждение может привести к алексии – неспособности к чтению.