Введение
Ядро в базальных ганглиях мозга. Функционально, стриатум координирует множество аспектов когнитивных функций, включая моторное планирование и планирование действий, принятие решений, мотивацию, подкрепление и восприятие вознаграждения. Однако некоторые авторы считают, что он состоит из хвостатого ядра, путамена и вентрального стриатума. Лентовидное ядро состоит из большего путамена и меньшего бледного шара. Строго говоря, бледный шар является частью стриатума. Тем не менее, общепринятой практикой является неявное исключение бледного шара при упоминании стриатальных структур. У приматов стриатум разделяется на вентральный и дорсальный стриатум – подразделения, основанные на функциях и связях. Вентральный стриатум состоит из ядра прилежания и обонятельного бугорка. Дорсальный стриатум состоит из хвостатого ядра и путамена. Тракт белого вещества (внутренняя капсула) в дорсальном стриатуме разделяет хвостатое ядро и путамен.
Functionally, the striatum coordinates multiple aspects of cognition, including both motor and action planning, decision making, motivation, reinforcement, and reward perception. However, some authors believe it is made up of caudate nucleus, putamen, and ventral striatum. The lentiform nucleus is made up of the larger putamen, and the smaller globus pallidus. Strictly speaking the globus pallidus is part of the striatum. It is common practice, however, to implicitly exclude the globus pallidus when referring to striatal structures. In primates, the striatum is divided into the ventral striatum and the dorsal striatum, subdivisions that are based upon function and connections. The ventral striatum consists of the nucleus accumbens and the olfactory tubercle. The dorsal striatum consists of the caudate nucleus and the putamen. A white matter nerve tract (the internal capsule) in the dorsal striatum separates the caudate nucleus and the putamen.
Структура
Стриатум является самой крупной структурой базальных ганглиев. Стриатум разделяется на вентральное и дорсальное подразделения, основываясь на функциях и связях. Вентральный стриатум состоит из ядра прилежания и обонятельного бугорка. Ядро прилежания состоит из ядра (core) и оболочки (shell) прилежания, различающихся по нейронным популяциям. Обонятельный бугорок получает входную информацию от обонятельной луковицы, но не было показано, что он играет роль в обработке обоняния. Вентральный стриатум связан с лимбической системой и рассматривается как важная часть цепей, отвечающих за принятие решений и поведение, связанное с вознаграждением. Дорсальный стриатум состоит из хвостатого ядра и скорлупы. Окрашивание позволяет различить стриатум на два отдельных компартмента – стриосомы (или пятна) и окружающий матрикс; это особенно заметно при изучении компонентов ацетилхолинэстеразы и кальбиндина. Больше исследований было проведено на дорсальном стриатуме, но компартменты также были идентифицированы и в вентральном стриатуме. В дорсальном стриатуме стриосомы составляют 10–15% от общего объема стриатума.
Входные данные
Наиболее значительное соединение исходит из коры, с точки зрения аксонов клеток. Многие области неокортекса иннервируют спинную полосатую массу (стриатум). Кортикальные пирамидальные нейроны, проецирующие в стриатум, расположены в слоях II-VI, при этом наиболее плотные проекции исходят из слоя V. Они заканчиваются преимущественно на дендритных шипиках шиповатых нейронов. Они глутаматергические, возбуждающие стриатальные нейроны. Стриатум обладает собственной внутренней микросхемой. Вентральная полосатая масса (вентральный стриатум) получает прямой вход из множества областей коры головного мозга и лимбических структур, таких как миндалина, таламус и гиппокамп, а также из энторинальной коры и нижней височной извилины. Её основной вход – в систему базальных ганглиев. Кроме того, мезолимбический путь проецируется из вентральной тегментальной области в ядро прилежания (nucleus accumbens) вентральной полосатой массы. Другим хорошо известным афферентом является нигростриатальное соединение, исходящее из нейронов черной субстанции компактной части (substantia nigra pars compacta). В то время как кортикальные аксоны синаптируют преимущественно на головках шипов шиповатых нейронов, аксоны черной субстанции синаптируют преимущественно на телах шипов. У приматов таламостриатальный афферент исходит из центрального медианного парафасцикулярного комплекса таламуса (см. систему базальных ганглиев приматов). Этот афферент является глутаматергическим. Участие истинно внутриламинарных нейронов значительно ограничено. Стриатум также получает афференты от других элементов базальных ганглиев, таких как субталамическое ядро (глутаматергическое) или наружная бледная масса (GABAергическая).
Цели
Первичные выходы вентральной полосатой структуры проецируются в вентральное бледное тело, затем в медиальное спинное ядро таламуса, которое является частью фронтостриатальной цепи. Кроме того, вентральная полосатая структура проецируется в бледный глобус и субстанцию черную pars reticulata. Некоторые из ее других выходов включают проекции в расширенную миндалевидную структуру, латеральный гипоталамус и педункулопонтинное ядро. Стриатальные выходы как из дорсального, так и из вентрального компонентов в основном состоят из средних колючих нейронов (MSN), типа проекционных нейронов, которые имеют два основных фенотипа: "непрямые" MSN, экспрессирующие D2-подобные рецепторы, и "прямые" MSN, экспрессирующие D1-подобные рецепторы. Основным ядром базальных ганглиев является полосатое тело, которое проецируется непосредственно в бледный глобус через путь полосатопаллидальных волокон. Полосато-паллидальный путь имеет беловатый вид из-за миелинизированных волокон. Эта проекция последовательно включает внешний бледный глобус (GPe), внутренний бледный глобус (GPi), pars compacta субстанции черной (SNc) и pars reticulata субстанции черной (SNr). Нейроны этой проекции ингибируются GABAергическими синапсами из дорсальной полосатой структуры. Среди этих целей GPe не посылает аксоны за пределы системы. Другие направляют аксоны в верхний бугорок. Два других формируют выход в таламус, образуя два отдельных канала: один через внутренний сегмент бледного глобуса в вентральные ядра орального отдела таламуса и оттуда в корковую добавочную моторную область, а другой через субстанцию черную в вентральные передние ядра таламуса и оттуда в лобную кору и окуломоторную кору.
Подача крови
Глубоко проникающие полосатые артерии снабжают кровью полосатое тело. К этим артериям относятся рецидивирующая артерия Хюбнера, отходящая от передней мозговой артерии, и линтикулостриатные артерии, отходящие от средней мозговой артерии.
Функция
Вентральная полоса, и особенно ядро прилежания, в первую очередь опосредует вознаграждение, когнитивные функции, подкрепление и мотивационную значимость. В отличие от неё, дорсальная полоса в основном опосредует когнитивные процессы, связанные с двигательной функцией, определённые исполнительные функции (например, тормозной контроль и импульсивность) и обучение стимул-реакция. Существует некоторая степень перекрытия, поскольку дорсальная полоса также является компонентом системы вознаграждения, которая, наряду с основным отделом ядра прилежания, опосредует кодирование новых двигательных программ, связанных с будущим получением вознаграждения (например, условный двигательный ответ на сигнал о вознаграждении). Считается, что стриатум также играет роль в по крайней мере частично обособленной сети исполнительного контроля для языка, применяемой как к вербальной рабочей памяти, так и к вербальному вниманию. Эти модели формируют фронтостриатальную сеть для обработки языка. Хотя стриатум часто не включается в модели обработки языка, поскольку большинство моделей ограничиваются только корковыми областями, интегративные модели становятся всё более популярными в свете нейровизуализационных исследований, исследований поражений у пациентов с афазией и исследований языковых расстройств, сопутствующих заболеваниям, известным своим влиянием на стриатум, таким как болезнь Паркинсона и болезнь Хантингтона. Метаботропные дофаминовые рецепторы присутствуют как на шипастых нейронах, так и на корковых аксонных терминалях. Каскады вторичных посредников, запускаемые активацией этих дофаминовых рецепторов, могут модулировать пре- и постсинаптическую функцию как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе. У людей стриатум активируется стимулами, связанными с вознаграждением, но также и аверсивными, новыми, неожиданными или интенсивными стимулами, а также сигналами, ассоциированными с этими событиями. Данные фМРТ указывают на то, что общим свойством, объединяющим эти стимулы, на которые реагирует стриатум, является значимость (сальенсность) в условиях их предъявления. Ряд других областей и цепей мозга также связаны с вознаграждением, например, лобные области. Функциональные карты стриатума демонстрируют взаимодействие с широко распространёнными областями коры головного мозга, важными для разнообразных функций. Взаимодействие между стриатумом и префронтальной корой имеет значение для поведения, особенно в подростковом развитии, согласно модели двойных систем.
Болезнь Паркинсона и другие нарушения движения
Болезнь Паркинсона приводит к потере дофаминергической иннервации в дорсальном стриатуме (и других базальных ганглиях) и вызывает каскад последствий. Атрофия стриатума также наблюдается при болезни Хантингтона и нарушениях движений, таких как хорея, хореоатетоз и дискинезии. Все эти состояния также описываются как нарушения работы цепей базальных ганглий.
Зависимость
Зависимость, расстройство системы вознаграждения мозга, возникает вследствие сверхэкспрессии DeltaFosB (ΔFosB), фактора транскрипции, в D1-типе средних шиповатых нейронов прилежащего ядра (вентральной полосатой структуры). ΔFosB – это индуцируемый ген, экспрессия которого возрастает в прилежащем ядре в результате повторного употребления вызывающего зависимость вещества или чрезмерного воздействия других факторов, вызывающих привыкание.
Биполярное расстройство
Была выявлена связь между экспрессией вариантов гена PDE10A в стриатуме и некоторыми пациентами с биполярным расстройством I типа. Варианты других генов, DISC1 и GNAS, ассоциируются с биполярным расстройством II типа.
Расстройства аутистического спектра
Расстройство аутистического спектра (РАС) характеризуется когнитивной негибкостью и недостаточным пониманием социальных систем. Эта негибкость поведения обусловлена дефектами в префронтальной коре, а также в стриальных цепях. Дефекты в стриатуме, по-видимому, особенно способствуют двигательным, социальным и коммуникативным нарушениям, наблюдаемым у пациентов с РАС. У мышей, у которых фенотип, подобный РАС, индуцирован чрезмерной экспрессией эукариотического фактора инициации трансляции 4E, было показано, что эти дефекты связаны со сниженной способностью к хранению и обработке информации в стриатуме, что приводит к трудностям в формировании новых двигательных паттернов, а также к переключению с существующих.
Дисфункция
Дисфункция вентральной полосатой структуры может приводить к различным расстройствам, наиболее заметными из которых являются депрессия и обсессивно-компульсивное расстройство. В связи с ее участием в системах вознаграждения, вентральная полосатая структура также вовлечена в ключевую роль в развитии зависимости. Хорошо установлено, что вентральная полосатая структура активно участвует в опосредовании подкрепляющего эффекта наркотических веществ, особенно стимуляторов, посредством дофаминергической стимуляции.
Расстройства речи
Повреждения стриатума связаны с дефицитами в продукции и понимании речи. Хотя повреждение стриатума может влиять на все уровни языка, его можно в целом охарактеризовать как нарушение способности манипулировать лингвистическими единицами и правилами, что приводит к преобладанию стандартных языковых форм в конфликтных ситуациях, когда возрастает нагрузка на отбор, торможение и контроль. Два подрегиона стриатума оказались особенно важными для языка: хвостатое ядро и левый путамен. Повреждения, локализованные в хвостатом ядре, а также прямая электрическая стимуляция, могут вызывать лексические парафразии и персеверации (продолжение высказывания после прекращения стимула), что связано с ослабленным исполнительным контролем, поскольку исполнительный контроль обеспечивает выбор наилучшего варианта из конкурирующих альтернатив. Стимуляция путамена приводит к ингибированию артикуляторных последовательностей и неспособности инициировать моторные команды для речи.
История
В семнадцатом и восемнадцатом веках термин "полосатое тело" использовался для обозначения множества различных, глубоких, подкорковых структур полушария. Этимологически он происходит от (латинского) striatus = "бороздчатый, полосатый" и английского striated = имеющий параллельные линии или борозды на поверхности. В 1876 году Дэвид Ферриер внес десятилетия исследований в эту область, заключив, что полосатое тело играет важнейшую роль в "организации и генерации произвольных движений". В 1941 году Сесиль и Оскар Вогт упростили номенклатуру, предложив термин "стриатум" для всех элементов в базальных ганглиях, состоящих из стриатальных элементов: хвостатое ядро, скорлупа и дно стриатума, являющееся вентральной частью, соединяющей два предыдущих вместе вентрально с нижней частью внутренней капсулы. Термин "неостриатум" был введен сравнительными анатомами при изучении подкорковых структур у позвоночных, поскольку считалось, что это филогенетически более новая часть стриатума. Этот термин до сих пор используется в некоторых источниках, включая Medical Subject Headings.
Другие животные
У птиц использовался термин paleostriatum augmentatum, а в новой терминологии для птиц (по состоянию на 2002 год) для neostriatum он был изменен на nidopallium. У видов, не относящихся к приматам, острова Кальехи входят в состав вентральной полосатой структуры.