Черная субстанция ядро располагается в. Функции черного вещества головного мозга

. Pars reticulata служит в основном в качестве трансмиттера (передатчика), передавая сигналы от базальных ганглиев к другим многочисленным структурам головного мозга.

Представляет собой скопление нервных клеток. Расположена в дорсальной части ножки на границе с базальной частью среднего мозга. Substantia nigra простирается на всём протяжении ножки мозга от моста до промежуточного мозга . Люди имеют две Substantiae nigrae , по одной, на каждую сторону (левую и правую) от средней линии мозга.

Клетки этой субстанции богаты одной из форм природного пигмента меланина - нейромеланином , который и придаёт ей характерный тёмный цвет. В чёрной субстанции различают дорсально расположенный компактный слой (pars compacta ) и вентральный (pars reticulata ) - сетчатый слой . Pars compacta лежит медиальнее pars reticulata . Иногда упоминается и третий латеральный слой - pars lateralis , хотя его обычно классифицируют как часть pars reticulata . Pars reticulata и внутренняя часть бледного шара разделяются внутренней капсулой .

Pars reticulata имеет сильное сходство, как структурное, так и функциональное, с внутренней частью бледного шара. Нейроны бледного шара, как и в pars reticulata в основном ГАМКергические.

Pars compacta чёрной субстанции состоит из дофаминергических нейронов. Эти нейроны афферентные и связываются с другими структурами мозга: хвостатым ядром и скорлупой, которые входят в группу под названием полосатое тело . Это позволяет высвобождать дофамин в этих структурах.

Чёрная субстанция играет важную роль, благодаря ей осуществляются функции: движения глаз, она регулирует и координирует мелкие и точные движения, в частности пальцев; координирует процессы жевания и глотания . Имеются данные о роли чёрной субстанции в регуляции многих вегетативных функций: дыхания , сердечной деятельности , тонуса кровеносных сосудов. Электростимуляция чёрной субстанции вызывает увеличение артериального давления , частоты сердечных сокращений, частоты дыхательных движений.

Чёрная субстанция является важнейшей составной частью дофаминергической системы награды. Она также играет очень большую роль в мотивации и эмоциональной регуляции материнского поведения .

Pars reticulata чёрной субстанции является важным процессовым центром в базальных ганглиях. ГАМКергические нейроны в Pars reticulata передают окончательные обработанные сигналы базальных ганглиев в таламус и четверохолмие. Кроме того, Pars reticulata ингибирует дофаминергическую активность в Pars compacta через коллатерали аксонов , хотя и функциональная организация этих связей остается неясной.

Наиболее известная функции Pars compacta является - управление движениями , однако роль чёрной субстанции в управлении движениями тела является косвенной; электрическая стимуляция этой области чёрной субстанции не приводит к возникновению движений тела. Также, это ядро отвечает за обеспечение синтеза дофамина , который поставляется другим структурам головного мозга , посредством дофаминергических нейронов. Функция дофаминовых нейронов в Pars compacta чёрной субстанции является сложной.

Чёрная субстанция играет весьма значимую роль в развитии многих заболеваний, включая болезнь Паркинсона . В чёрной субстанции расположены тела нейронов, аксоны которых, составляющие нигростриарный путь , проходят через ножки мозга , внутреннюю капсулу и оканчиваются в неостриатуме в виде широкого сплетения терминальных микровезикул с высоким содержанием дофамина . Именно этот путь является тем местом в мозге, поражение которого приводит к формированию синдрома паркинсонизма .

Болезнь Паркинсона является нейродегенеративным заболеванием, характеризующееся гибелью дофаминергических нейронов в pars compacta чёрной субстанции, причины, которой до сих пор неизвестны. Для болезни Паркинсона характерны двигательные нарушения: тремор , гипокинезия , мышечная ригидность , постуральная неустойчивость , а также вегетативные и психические расстройства - результат снижения тормозящего влияния бледного шара (globus pallidus ), расположенного в переднем отделе головного мозга, на полосатое тело (striatum ). Повреждение нейронов паллидума приводит к «торможению торможения» периферических двигательных нейронов (мотонейронов спинного мозга). На данный момент болезнь неизлечима, однако существующие методы консервативного и оперативного лечения позволяют значительно улучшить качество жизни больных . С помощью позитронно-эмиссионной томографии доказано, что темпы дегенерации нейронов чёрной субстанции при болезни Паркинсона намного выше, чем при нормальном старении .

Известно, что повышение уровня дофамина участвует в развитии шизофрении. Однако большая дискуссия продолжается и по сей день вокруг этой теории, которая широко известна как «дофаминовая теория шизофрении ». Несмотря на разногласия, антагонисты дофамина остаются стандартными средствами лечения шизофрении. Эти антагонисты включают препараты первого поколения (типичные) антипсихотики , такие как производные бутирофенона , фенотиазина и тиоксантена . Эти препараты были в значительной степени заменены препаратами второго поколения (атипичными нейролептиками), такими как клозапин и рисперидон . Следует отметить, что эти препараты вообще не действуют на дофамин-продуцирующие нейроны, также и на рецепторы постсинаптических нейронов.

Другие, немедикаментозные доказательства в поддержку гипотезы дофамина , связанные с чёрной субстанцией, включают структурные изменения в pars compacta, такие как сокращение размеров синаптических окончаний. Другие изменения в чёрной субстанции включают повышенную экспрессию NMDA-рецепторов в структуре и снижение экспрессии дисбиндина . Дисбиндин, который был (спорно) связан с шизофренией, может регулировать высвобождение дофамина, и показатель низкой экспрессией дисбиндина в чёрной субстанции может иметь важное значение в этиологии шизофрении.

С угнетением дофаминергической передачи в нигростриарной системе (блокадой дофаминовых Д2-рецепторов ) при использовании нейролептиков связывают развитие экстрапирамидных побочных эффектов : паркинсонизма , дистонии , акатизии , поздней дискинезии и др.

Различные независимые исследования показали, что многие лица, страдающие шизофренией, имеют повышенный поток дофамина и серотонина , поступающего в постсинаптические нейроны мозга. Эти нейромедиаторы являются частью так называемой «системы вознаграждения » и вырабатываются в больших количествах во время позитивного по представлению пациента опыта типа секса, наркотиков, алкоголя, вкусной еды, а также стимуляторов ассоцированных с ними. Нейробиологические эксперименты показали, что даже воспоминания о позитивном опыте могут увеличить уровень дофамина , поэтому данный нейромедиатор используется мозгом для оценки и мотивации, закрепляя важные для выживания и продолжения рода действия. Например, мозг лабораторных мышей вырабатывал дофамин уже даже во время предвкушения ожидаемого удовольствия. Однако некоторые пациенты умышленно перенапрягают эту систему вознаграждения, искусственно вызывая приятные для них воспоминания и мысли снова и снова, поскольку таким образом натурально производятся нейромедиаторы хорошего настроения, теряя при этом самоконтроль. Это похоже на наркотическую зависимость, ведь практически все наркотики прямо или косвенно нацелены на систему вознаграждения мозга и насыщают его структуры дофамином . Если пациент продолжает перестимулировать свою систему вознаграждения, то постепенно мозг адаптируется к чрезмерному потоку дофамина , производя меньше гормона и уменьшая количество рецепторов в системе вознаграждения . В результате химическое воздействие на мозг уменьшается, понижая способность пациента наслаждаться вещами, от которых он раньше получал удовольствие . Это понижение заставляет пациента, зависимого от дофамина , усиливать свою «мыслительную деятельность» пытаясь привести уровень нейромедиаторов в нормальное для него состояние - этот эффект известен в фармакологии как толерантность . Дальнейшее привыкание может постепенно привести к очень тяжелым изменениям в нейронах и других структурах мозга, и потенциально может в долговременной перспективе нанести серьёзный ущерб здоровью мозга . Современные антипсихотические препараты нацелены на блокировку функций дофамина . Но, к сожалению, эта блокировка иногда также вызывает и приступы депрессии, что может усилить зависимое поведение пациента . Когнитивно-поведенческая психотерапия (КПТ), проводимая профессиональным психологом, также может помочь пациентам эффективно контролировать свои настойчивые мысли, поднять самооценку, понять причины депрессии и объяснить им долговременные негативные последствия дофаминовой зависимости . «Дофаминовая теория» шизофрении стала очень популярной в психиатрии в связи с эффективностью атипичных антипсихотиков, блокирующих нейромедиаторы , однако многие психологи не поддерживают эту теорию, считая её «упрощенной», также существует несколько различных течений внутри сторонников теории .

Так при перерезке билатеральных путей, идущих из чёрной субстанции в стриатум , вызывают у животных неподвижность, отказ от еды и питья, отсутствие ответов на раздражение из внешнего мира. Повреждение чёрной субстанции человека, приводит к произвольным движениям головы и рук, когда больной сидит спокойно (болезнь Паркинсона) , а также многие другие препараты оказывают влияние на substantia nigra .

Чёрная субстанция является главной целью химической терапии при лечении болезни Паркинсона . Леводопа (L-ДОФА), предшественник дофамина, является наиболее часто назначаемым противопаркинсоничесим препаратом. Особенно эффективна леводопа в лечении пациентов на ранних стадиях болезни Паркинсона, хотя препарат не теряет своей эффективности с течением времени . Благодаря прохождению через ГЭБ , леводопа повышает уровень необходимого дофамина в чёрной субстанции, таким образом, облегчая симптомы болезни Паркинсона. Недостатком лечения леводопы является то, что она устраняет симптомы болезни Паркинсона, при котором регистрируется низкий уровень дофамина, а не причину - смерть дофаминергических нейронов чёрной субстанции.

Болезнь Паркинсона (БП) является вторым по частоте нейродегенеративным заболеванием человека, которое встречается с частотой 150-250 случаев на 100 тыс. населения, или в 2—4% среди лиц старше 65 лет. Согласно данным ВОЗ, общее число больных болезнью Паркинсона в мире составляет около 3,7 млн., ежегодно регистрируется свыше 300 тыс. новых случаев болезни . Предполагается, что в ближайшие 25 лет число людей, страдающих БП, может удвоиться и привести к значительному увеличению экономических затрат национальных систем здравоохранения и семей пациентов. Это ставит БП в разряд не только медицинских, но и социально-экономических проблем .

Сложность дифференциальной диагностики БП (особенно в дебюте болезни), а также необходимость диагностики доклинических стадий требуют поиска информативных инструментальных методов исследования. В последние годы в этой связи все больше внимания уделяется ультразвуковому исследованию (УЗ) структур головного мозга — транскраниальной сонографии (ТКС).

В 1995 г. G. Becker et al. было опубликовано первое описание применения ТКС у пациентов с БП . В работе был выявлен характерный для БП феномен — гиперэхогенность черной субстанции (ГЧС). Это сообщение поначалу встретило значительный скептицизм в научном обществе, так как метод считается достаточно субъективным и, кроме того, на тот момент другие нейровизуализационные методы не находили каких-либо применений при БП . Однако практика последнего десятилетия не только показала, что феномен ГЧС является основным, наиболее надежным и воспроизводимым, УЗ-биомарке-ром БП на всех стадиях заболевания, но и убедительно продемонстрировала расширение сферы диагностического применения ТКС при других экстрапирамидных расстройствах, что помогло раскрыть новые аспекты их патогенеза .

Физические принципы ТКС, основанные на отражении УЗ-волн от неоднородных структур, обладающих различным акустическим сопротивлением (В-режим), позволяют выявлять характерные изменения черной субстанции, шва мозга, базальных ганглиев, ядер мозжечка, которые невозможно определить иными нейровизуализационными методами с другими физическими принципами получения изображения .

Преимуществами метода ТКС являются неинвазивность, широкая доступность в клинической практике, короткое время и относительно невысокая стоимость исследования, возможность проведения неограниченного количества исследований без риска для здоровья пациента. Кроме того, ТКС не зависит от двигательной активности пациентов, что особенно важно для больных с экстрапирамидными расстройствами и с гиперкинетической активностью . В связи с этим ТКС представляется перспективным инструментальным методом для скрининга и рутинной диагностики заболеваний.

Однако методика имеет определенные ограничения, основным из которых является зависимость от качества височного УЗ-окна: у некоторых обследуемых по причине ограничения проникновения УЗ-лучей через костный барьер получаемые изображения не позволяют с уверенностью оценить структуры головного мозга. Так у 5—10% людей европеоидной расы невозможна оценка структур среднего мозга, а в 10-20% — базальных ганглиев; у людей азиатского происхождения акустическое окно отсутствует в 15—60% случаев . Факторами, ассоциированными с отсутствием височных ультразвуковых окон, являются пожилой возраст и женский пол, что, возможно, связано с процессами гиперостоза и остеопороза, изменяющими акустическую характеристику костей черепа .

Качество получаемых изображений также напрямую зависит от класса УЗ-прибора. Для детальной визуализации небольших структур головного мозга необходимы системы последнего поколения (экспертного класса), позволяющие получать серошкальные изображения высокого разрешения. Кроме того, методика проведения ТКС и интерпретация результатов зависят от квалификации специалиста, проводящего исследование .

Методика ТКС

Для качественной и количественной оценки структур головного мозга используется В-режим. В некоторых случаях для улучшения контрастности, разрешения изображения и сокращения время поиска исследуемых структур используется режим второй тканевой гармоники (с подавлением основного эхосигнала и усилением амплитуды второго отраженного эхосигнала). Однако идентифицированные структуры оцениваются только в В-режиме .

Исследование выполняется через транстемпоральный доступ при расположении датчика в преаурикулярной области. Структуры ствола мозга, базальные ганглии и желудочки визуализируются в трех стандартизированных плоскостях сканирования. Для этих плоскостей разработаны четкие УЗ-ориентиры и определены углы наклона датчика (рис. 1-3). Для визуализации структур мозга используется фазированный датчик с частотой 2,5 МГц. Устанавливается глубина 140-160 мм, динамический диапазон 45-50 dB. Яркость и контрастность выставляются индивидуально для каждого конкретного случая .

Рис. 1: Плоскость сканирования на уровне среднего мозга: 1 - МРТ-снимок (аксиальная проекция); 2 - В-режим при ТКС в аналогичной плоскости и области исследования; 3 - МРТ-снимок (фронтальная проекция). Кругом отмечена область среднего мозга - ножки мозга визуализируются в виде характерной «бабочки». Пунктирной линией показана плоскость УЗ-сканирования	Рис. 2: Уровень плоскости сканирования на уровне таламуса: 1 - МРТ-снимок (аксиальная проекция); 2 - В-режим при ТКС в аналогичной плоскости и области исследования; 3 - МРТ-снимок (фронтальная проекция). Треугольником выделена область визуализации лентикулярного ядра, параллельными линиями показан III желудочек. Пунктирной линией показана плоскость УЗ-сканирования	Рис. 3: Уровень плоскости сканирования на уровне центральной части бокового желудочка: 1 - МРТ-снимок (аксиальная проекция); 2 - В-режим при ТКС в аналогичной плоскости и области исследования; 3 - МРТ-снимок (фронтальная проекция). Параллельными линиями показана центральная часть контрлатерального бокового желудочка. Пунктирной линией показана плоскость УЗ-сканирования

Обследование обычно начинают с аксиальной плоскости, параллельной орбитомеатальной линии (линия от наруж-ного края глаза до наружного слухового отверстия). В этой плоскости средний мозг визуализируется в виде «бабочки», окруженной эхогенными базальными цистернами. В плос-кости сканирования среднего мозга оцениваются ипсилатеральная область черной субстанции, красное ядро и шов мозга (рис. 1). Особенно тщательно должна быть исследо-вана область черной субстанции в проекции ножек средне-го мозга на предмет гиперэхогенности, которая может быть представлена в виде пятна или полосы. Черная субстанция обычно имеет низкую эхогенность и не отличается по УЗ-параметрам от окружающего ее вещества мозга. На настоя-щий момент считается, что количественная оценка площа-ди ГЧС предпочтительней, нежели качественная оценка интенсивности эхосигнала, так как последняя зависит от ряда изменяемых параметров . При выявле-нии ГЧС эту область обводят курсором вручную, при этом площадь рассчитывается автоматически. Для более точной оценки площади рекомендуется увеличение исходного изображения в два-три раза (рис. 4).

Рис. 4: Транскраниальная сонография в плоскости сканирования среднего мозга: I - гиперэхогенность черной субстанции отсутствует; 2 - двусторонняя гиперэхогенность черной субстанции; 3 - увеличенное изображение среднего мозга с планиметрическим измерением площади гиперэхогенного сигнала

Рис. 5: Транскраниальная сонография с визуализацией гиперэхогенности лентикулярного ядра и расширенных желудочков: 1 - плоскость сканирования таламусов: маркерами отмечен расширенный третий желудочек (ширина 8,7 мм), стрелкой показана гиперэхогенность в области лентикулярного ядра; 2 - плоскость сканирования центральной части бокового желудочка: маркером отмечен расширенный боковой желудочек (ширина 24,6 мм)

Для единообразия использования терминов в разработан-ных рекомендациях дано определение понятия гиперэхо-генности. Структура описывается как гиперэхогенная в случае, если интенсивность УЗ-сигнала превышает тако-вую от окружающих областей. Термин «гиперэхогенность» применяется также, когда измеренная площадь гиперэхо-генной структуры превышает нормальные значенмя, полу-ченные в популяционных исследованиях .

По значению площади черной субстанции в большинстве исследований принято бинарное деление ее гиперэхогенно-сти с пороговым значением 20 мм 2: эхогенность черной суб-станции считается повышенной, если площадь ее гиперэхо-генного сигнала превышает 20 мм 2 (5, 17, 34, 48|. Иногда выделяют три категории: нормальная гиперэхогенность (при значениях меньше 20 мм 2), значительная гиперэхоген-ность (при значениях равных или превышающих 25 мм;) и средняя гиперэхогенность (при значениях от 20 до 25 мм 2) .

При сканировании в плоскости среднего мозга необходи-мо помнить об артефактах, которые не должны быть включены в область измерения. К их числу относят пенет-рирующие артерии, имеющие гиперэхогенный сигнал, а также реверберации эха от базальных цистерн, окружаю-щих средний мозг |11, 12, 50].

Красные ядра обычно визуализируются в виде небольших белых округлых структур, расположенных около средней линии среднего мозга, дорзальнее черной субстанции, и сравнимых по эхогенности с базальными цистернами. В редких случаях бывает сложно разграничить черную суб-станцию и красные ядра. Полуколичественной оценки эхогенности красных ядер не разработано, и до настояще-го времени гипоэхогенность красных ядер не рассматрива-ется как явление патологическое.

Эхогенность шва мозга оценивается в сравнении с гипер-эхогенными красными ядрами или с базальными цистернами. Его проекцию следует исследовать с обеих сторон. Обычно эхогенность шва идентична эхогенности красных ядер и представлена относительно ровной линией. Эхогенность шва мозга признается низкой, если линия прерывается или не определяется вовсе .

Визуализация плоскости таламусов достигается путем наклона датчика вверх под углом в 10° к плоскости среднего мозга (рис. 2). В плоскости таламусов оценивают наибольший поперечный размер третьего желудочка и переднего рога контралатерального бокового желудочка. Для более точной и воспроизводимой оценки его ширины измерение производят от ипсилатеральной к контралатеральной стенке по внутреннему краю гиперэхогенной эпендимы. Предложена возраст-зависимая оценка ширины третьего желудочка: при возрасте от 20 до 60 лет нормальными считаются значения, не превышающие 7 мм, при возрасте 60 лет и — не превышающие 10 мм. В ряде исследований возрастное деление не проводилось .

Плученные при ТКС размеры третьего желудочка сопоставимы с размерами, полученными с помощью КТ и МРТ. Кроме третьего желудочка на данном уровне оценивается эхогенность контралатерального лентикулярного и хвостатого ядер. Обычно эти структуры той же эхогенности, что и окружающие их области, иногда лентикулярное ядро может визуализироваться, как точкообразное или размытое гиперэхогенное образование (рис. 5). Возможна количественная оценка площади этих структур, подобно той, которая применяется для черной субстанции, главным образом, это актуально для лентикулярных ядер .

Третья плоскость сканирования — центральная часть контрлатерального бокового желудочка, которая достигается наклоном датчика вверх под углом в 25° к плоскости сканирования среднего мозга (рис. 3). Ширина бокового желудочка также оценивается количественно. Желудочек считается расширенным, если его ширина превышают 19 мм в возрасте от 20 до 60 лет и 22 мм — в возрасте 60 лет и старше.

Кроме перечисленных трех плоскостей сканирования при ТКС исследуются структуры задней черепной ямки в так называемой плоскости мозжечка. Структуры визуализируются путем поворота датчика на 45° (обращенная вперед сторона датчика поворачивается вверх) и наклоном его вверх на 10-15°, при этом настройки изображения сохраняются прежними. Паренхима мозжечка и его борозды могут определяться у здоровых лиц. У пациентов же со спи-ноцеребеллярой атаксией белое вещество мозжечка и зубчатые ядра выглядят более гиперэхогенными. В этой плоскости может визуализировать четвертый желудочек: у здоровых лиц в виде небольшой запятой, а при атрофических изменениях — в виде круглой гипо- или анэхогенной структуры. Гиперэхогенные зубчатые ядра, если они визу-лизируются, локализованы билатерально по отношению к гипоэхогенному четвертому желудочку .

ТКС при БП

ТКС состоялась как метод, главным образом, за счет выявления характерной для БП гиперэхогенности в области черной субстанции. Многочисленные независимые исследования, в том числе с дизайном слепых исследований, показали, что ГЧС выявляется более чем в 90% случаев при БП, тогда как в контрольной группе гиперэхоген-ность наблюдается достаточно редко — около 10% случаев .

Известно, что БП, проявляясь гипокинезией, ригидностью, тремором покоя и постуральной неустойчивостью, связана с постепенной нейродегенерацией нейронов черной субстанции . При этом манифестация моторных нарушений БП знаменует собой гибель более 70% ниграль-ных нейронов и снижение уровня дофамина в стриатуме более чем на 80% . Показано, что на стадии манифестации БП ГЧС не связана с длительностью и тяжестью клинической картины, а также не зависит от формы заболевания. Гиперэхогенность не коррелирует с состоянием пресинаптических окончаний в стриатуме по данным ПЭТ и ОФЭКТ . По данным пятилетнего проспективного исследования ГЧС не отражает прогресси-рования и не меняется в процессе заболевания . На основании этих клинико-ультразвуковых сопоставлений можно сделать вывод: ГЧС не столько отражает продолжающийся нейродегенеративный процесс при БП, сколько является универсальным и стабильным маркером определенного «нигрального неблагополучия» — особого физико-химического состояния черной субстанции среднего мозга .

Причины гиперэхогенности черной субстанции окончательно не известны. Считается, что ГЧС отражает повышенное содержание железа, что подтверждается экспериментальными работами на животных, посмертными исследованиями человека, а также данными специального режима МРТ, способного к детекции железа . Кроме того, ряд исследований выявил взаимосвязь ГЧС с уровнем ферритина и обратную взаимосвязь с уровнем нейромеланина в черной субстанции . У единичных пациентов с БП и ГЧС выявлены полиморфизмы в генах, участвующих в метаболизме железа, однако ни один из известных на сегодняшний день генов, ассоциированных с БП, напрямую не участвует в метаболизме железа .

Железо — самый распространенный металл переменной валентности в организме, что отражает важность данного элемента в метаболизме и функционировании клеток и одновременно является фактором, усугубляющим патологические процессы. Содержание железа в физиологических условиях в черной субстанции и в базальных ганглиях выше, чем в других областях головного мозга, и даже превышает таковое в печени — главном депо железа. В условиях БП концентрация железа в черной субстанции возрастает дополнительно на 35%, при этом изменяется соотношение Fe3+ : Fe2+ с 2: 1 до 1: 2. В свою очередь повышение уровня Fe2+ приводит к увеличению продукции свободных радикалов через реакцию Фентона, а, следовательно, к окислительному стрессу и нарушению нормального функционирования нигральных нейронов .

Пока еще не вполне понятно, на каком этапе патологического каскада происходит накопление железа. Однако показано, что присутствие железа, катализирующего свободнорадикальные реакции в клетке, способствует олигомеризации α-синуклеина и образованию из него протофибрилл, которые признаются основным эффектором патогенеза и главным компонентом телец Леви, патогно-моничных для этой нозологии. Железо может способствовать агрегации и инактивации паркина — мультифункцио-нального нейропротектора нейронов . Кроме того, повышенный уровень железа нарушает баланс антиоксидантных и прооксидантных свойств нейромеланина — одного из нейрональных депо железа . Несмотря на кажущуюся очевидность и простоту объяснения патогенеза БП с помощью «сидероза» черной субстанции, до сегодняшнего дня нет доказательств того, что именно нарушение метаболизма железа является первопричиной нейродегенерации .

БП является мультифакторным заболеванием, в этиологию которого вносят вклад несколько составляющих, среди них генетическая предрасположенность, факторы окружающей среды и возрастные изменения . На сегодняшний день идентифицировано 16 генетических локусов, ассоциированных с развитием так называемых моногенных форм паркинсонизма и обозначаемых акронимом PARK . Моногенные формы являются патогенетически более гомогенными группами по сравнению с идиопа-тической БП, что позволяет проводить сопоставления определенных патогенетических механизмов с паттернами нейровизуализационных изменений. Кроме того, исследование асимптомных носителей мутаций, представляющих группу риска развития БП и определенную модель доклинических стадий заболевания, позволяет оценивать прогностические способности метода. Выявление группы риска является первоочередной задачей при изучении эффективности нейропротективных вмешательств при БП .

В проведенных работах практически у всех симптомных носителей мутаций моногенных форм паркинсонизма при ТКС выявлялся феномен ГЧС, однако гиперэхогенность по значениям площади несколько уступала ГЧС при идио-патической БП. Возможно, что при идиопатической БП железо-опосредованные нарушения играют в патогенезе более значимую роль, чем при моногенном паркинсонизме, при котором нарушение метаболизма железа выступает в качестве вторичного феномена по отношению к генетическому дефекту и усугубляет патологическое процессы через свободнорадикальное окисление .

В работе по исследованию РАЯК2-формы паркинсонизма у асимптомных носителей только в части случаев выявлялась ГЧС, и именно у них при ПЭТ регистрировался дофа-минергический дефицит, тогда как у асимптомных носителей без ГЧС данные ПЭТ были в пределах нормальных значений . Полученные данные дают основания предполагать, что ГЧС может использоваться в качестве доклинического маркера заболевания.

Существуют и другие доказательства того, что ГЧС может выступать как биомаркер предрасположенности к БП. Так, в группе риска с отягощенным семейным анамнезом среди клинически здоровых родственников больных БП ГЧС выявлялась значительно чаще, чем в группе без подобного семейного анамнеза . У клинически здоровых лиц с ГЧС значительно чаще выявлялись определенные стигмы, свидетельствующие о предрасположенности к развитию БП: функциональная несостоятельность нигростриарной системы по данным ПЭТ и ОФЭКТ; признаки замедленности моторики, усиливающиеся с возрастом; более высокий риск появления экстрапирамидных нарушений при приеме нейролептиков; гипосмия; депрессия и др. . Однако для окончательного утверждения ГЧС в качестве фактора риска БП необходимы длительные проспективные исследования, которые на сегодняшний день только начинают проводить .

ТКС при других экстрапирамидных заболеваниях

Растущий интерес к ТКС связан также с возможностями этого метода в дифференциальной диагностике БП с фенотипически сходными нозологическими формами . Постановка диагноза «БП» отнюдь не простая задача, для этого должны быть исключены атипичные синдромы паркинсонизма, вторичный паркинсонизм, эссенциальный тремор, ряд других заболеваний.

С помощью ТКС можно выявить расширение желудочковой системы, а, следовательно, диагностировать нормотензивную гидроцефалию, в клиническую картину которой входит синдром паркинсонизма . Патологическая гиперэхогенность базальных ганглиев в результате кальцификации или аккумуляции тяжелых металлов особенно важна для диагностики таких заболеваний, как болезнь Вильсона-Коновалова, болезнь Фара, марганцевый паркинсонизм . При этих заболеваниях ТКС считается даже более значимым методом, чем КТ или МРТ, так как позволяет раньше визуализировать кальцификацию и отложения металлов. ТКС не способна распознать небольшие сосудистые очаги и посттравматические изменения, однако при сосудистом и посттравматическом паркинсонизме обычно не выявляется феномен ГЧС, что может помочь в постановке правильного диагноза .

Клинические проявления атипичных синдромов паркинсонизма, особенно на начальных стадиях, не позволяют с уверенностью отличать эти случаи от БП . В нескольких работах исследовались возможности ТКС в диагностике наиболее распространенных атипичных синдромов паркинсонизма — мультисистемной атрофии (МСА) и прогрессирующего надъядерного паралича (ПНП) . Было показано, что ГЧС достаточно редко выявляется при МСА, а при ПНП — только в трети случаев. Кроме того, гиперэхогенность лентикулярных ядер также может помочь в постановке диагноза МСА и ПНП, тогда как для БП гиперэхогенность лентикулярных ядер не характерна . Так, комбинация нормальной эхогенности черной субстанции с гиперэхогенностью лентикулярных ядер с высокой чувствительностью и специфичностью может дифференцировать МСА и ПНП от БП (прогностическая ценность положительного результата составляет 0,96) . В литературе описаны единичные случаи применения ТКС при кортикобазальной дегенерации и деменции с тельцами Леви, которые пока не позволяют сделать однозначных выводов касательно этих нозологии .

Как уже было отмечено, БП очень часто приходится дифференцировать с другим наиболее распространенным возраст-зависимым экстрапирамидным заболеванием — эссенциальным тремором. Результаты ТКС, а именно отсутствие феномена ГЧС, позволяют дифференцировать эссенциальный тремор и БП приблизительно в 85-90% случаях .

Описан опыт применения ТКС в диагностике депрессии, при которой в 50-70% случаев выявляется гипоэхогенность шва мозга. У пациентов с БП и с депрессией гипоэ-хогеность шва выявляется в 40-60% . Также гипоэхогенность шва ассоциируется с другим немоторным проявлением БП — нарушением мочеиспускания . Гиперэхогенность хвостатого ядра ассоциирована с психическими нарушениями при БП, дилятация переднего рога бокового желудочка более 20 мм — с деменцией .

Ряд сообщений посвящен применению ТКС при других экстрапирамидных заболеваниях . При идио-патической цервикальной дистонии гиперэхогенность лентикулярных ядер выявляется более чем в 75% случаев . При болезни Вильсона-Коновалова степень гипер-эхогенности лентикулярных ядер коррелирует с тяжестью неврологической симптоматики . Отдельные сообщения посвящены применению ТКС в диагностике хореи Гентингтона: у этих больных ширина третьего желудочка коррелирует со степенью когнитивных нарушений, присутствие ГЧС — с количеством тандемных CAG-повторов . При СЦА 2-го, 3-го и 17-го типов часто выявляется ГЧС как отражение вовлечения в патологический процесс черной субстанции, а для СЦАЗ характерен расширенный четвертый желудочек и гиперэхогенность зубчатых ядер .

Таким образом, за последние 10-15 лет технология ТКС стала одной из наиболее перспективных и востребованных в диагностике различных экстрапирамидных заболеваний, однако сфера ее применения и диагностические алгоритмы требуют дальнейших исследований и уточнений. Нами накоплен собственный, в настоящий момент самый значительный в России, опыт использования ТКС в диагностике БП.

В работе рассмотрены основные значимые УЗ-маркеры, вычислены их референсные значения и предложены УЗ-критерии дифференциальной диагностики БП с фенотипически сходными заболеваниями.

Результаты и обсуждение

Всего с помощью транскраниальной сонографии нами было обследовано четыре группы пациентов: группу 1 составили пациенты с БП, группу 2 — с атипичным паркинсонизмом, группу 3 — с эссенциальным тремором и группу 4 (контрольную) — неврологически здоровые лица.

В основную группу вошли 100 пациентов с БП (диагноз установлен согласно общепринятым критериям ). Возраст на момент обследования составил 56 + 11,7 лет, соотношение мужчин и женщин — 40: 60, длительность заболевания — 7,1 ±5,1 лет. Тяжесть состояния, оцениваемая в «оff»-периоде по унифицированной рейтинговой шкале Bn(UPDRS) — 41,3 ± 18 баллов.

В группу пациентов с атипичным паркинсонизмом вошли 14 больных: десять с мультисистемной атрофией и четыре — с прогрессирующим надъядерным параличем. Соотношение мужчин и женщин в группе составило 5: 9; средней возраст — 61,4 + 7,6 лет.

Группу больных с эссенциальным тремором составили 39 пациентов; соотношение мужчин и женщин в этой группы было 13: 26, средний возраст — 56,3 + 17,4 лет.

В контрольную группу вошли 56 человек, не страдающих экстрапирамидными заболеваниями и с удовлетворительными УЗ-окнами для проведения ТКС; соотношение мужчин и женщин — 32: 24, средний возраст — 55,1 ±9,1 лет.

Сформированные группы сравнения были сопоставимы по полу и возрасту с основной группой БП.

ТКС выполняли на ультразвуковом сканере «Logiq 9» фирмы «GE» (США) с использованием фазированного секторного датчика с частотой 2,5 МГц по стандартной методике, описанной выше. При этом в каждом случае оценивалась площадь ГЧС (из двух значений справа-слева выбирали максимальное), наличие гиперэхогенности лен-тикулярных ядер (достаточным считалось одностороннее обнаружение), ширина третьего желудочка, а также ширина тела бокового желудочка (из двух значений справа-слева выбиралось максимальное).

Обработка данных проводилась в пакете Statistica 6.0 с помощью статистических критериев Стьюдента, Краскела-Уоллиса, Манна-Уитни (с поправкой Бонферрони), х2 (с поправкой Йетса), Спирмена, Лиллиефорса, а также в пакете MedCalc с помощью ROC-анализа и логистического регрессионного анализа. За уровень значимости принималось значение р <0,05. В случае ненормального распределения данные представлялись в виде медианы и квартилей, в случае нормального — в виде среднего и стандартного отклонений.

В основной группе (группа 1) из 100 обследованных у 12 больных (12%) не оказалось акустического височного окна, необходимого для визуализации интракраниальных структур. Таким образом, УЗ-данные были получены только для 88 больных с первичным паркинсонизмом.

Группа БП и контрольная группа статистически значимо отличались только по площади ГЧС и не отличалась ни по ширине третьего и боковых желудочков, ни по эхогенно-сти лентикулярных ядер (табл. 1).

Феномен — наличие ГЧС с площадью, превышающей 20 мм 2 . С помощью ROC-анализа из данных группы БП и контроля был вычислен оптимальный порог, «разграничивающий» нормальные и патологические значения площади ГЧС, который оказался равным 20 мм 2 (то есть при площади 20 мм 2 гиперэхогенность считалась патологически повышенной). На основании этого разграничения была ведена дополнительная бинарная характеристика — наличие или отсутствие феномена ГЧС. Наличие ГЧС позволяет диагностировать БП с 90,8%-ной чувствительностью и 87,5%-ной специфичностью. Из данных контрольной группы были рассчитаны пороговые значения (М + 2SD) для ширины третьего и бокового желудочков. Для третьего желудочка оно составило 8 мм, а для бокового желудочка — 20 мм (желудочки считались расширенными при значениях, равных или превышающих указанные величины).

Таблица 1. Ультразвуковые характеристики обследованных групп.

Примечание, n - число больных в группе с удовлетворительными акустическими окнами;
* - статистически значимое различие между группами (р <0,05)

В группе атипичного паркинсонизма у одного больного с мультисистемной атрофией не оказалось УЗ-окон для проведения ТКС. Группа статистически значимо отличалась от группы БП меньшей частотой встречаемости ГЧС, расширенным третьим и боковыми желудочками. Указанные группы не различались по частоте встречаемости гиперэхогенности лентикулярных ядер. При рассмотрении отдельных нозологических форм с помощью логистического регрессионного анализа оказалось, что мультисистемная атрофия отличалась от БП отсутствием феномена ГЧС и расширением боковых желудочков с чувствительностью 83,3% и специфичностью 90,7%. Прогрессирующий надъ-ядерный паралич отличался от БП расширенными боковыми желудочками с чувствительностью 75% и специфичностью 93%.

В группе эссенциального тремора невозможно было оценить интракраниальные структуры по причине неудовлетворительных УЗ-окон у двух пациентов. Эта группа не отличалась от БП по ширине третьего, бокового желудочков и по частоте встречаемости гиперэхогенности лентикулярных ядер. В то же время частота встречаемости ГЧС при эссенциальном треморе была статистически значимо ниже, по сравнению с БП. Отсутствие ГЧС позволяет дифференцировать эссенциальный тремор от БП с чувствительностью 89,2% и специфичностью 90,9%.

Полученные данные еще раз подтверждают значимость ГЧС в диагностике БП, которая в нашей работе выявлена в 91% случаев заболевания и только в 14% среди лиц контрольной группы. Вычисленные пороговые значения могут использоваться как ориентировочные при проведении ТКС: таким разграничительным значением для площади ГЧС является величина 20 мм2, для третьего желудочка — 8 мм и центральной части бокового желудочка — 20 мм. С помощью ТКС с высокой чувствительностью и специфичностью могут быть дифференцированы от БП синдромы атипичного паркинсонизма и эссенциальный тремор: МСА — на основании отсутствия ГЧС и расширенных боковых желудочков, ПНП — на основании расширенных боковых желудочков, эссенциальный тремор — на основании отсутствия ГЧС. Расширение желудочковой системы при синдромах атипичного паркинсонизма закономерно отражает более обширное мультиструктур-ное поражение по сравнению с достаточно локальным патологическим процессом при БП, а нормальная эхоген-ность черной субстанции указывает на отличные от БП патогенетические механизмы развития этих заболеваний.

Наши данные несколько расходятся с литературными по такому параметру, как встречаемость гиперэхогенности лентикулярных ядер. Это можно объяснить большей субъективностью в оценке данного УЗ-феномена (наличие или отсутствие гиперэхогенности), а также малочисленностью обследованных нозологических подгрупп, что связано с редкостью этих заболеваний.

Таким образом, анализ литературы и наш собственный опыт позволяют заключить, что ТКС по своим техническим преимуществам и диагностическому потенциалу представляется одним из наиболее перспективных методов исследования экстрапирамидных заболеваний.

ЛИТЕРАТУРА

1. Иллариошкин С.Н. Молекулярные основы болезни Паркинсона. В кн.: С.Н. Иллариошкин, Н.Н. Яхно (ред.) Болезнь Паркинсона и расстройства движений. Руководство для врачей. М., 2008: 8-17.
2. Нечетким А.О. Транскраниальное ультразвуковое сканирование мозга при болезни Паркинсона. Визуализация в клинике 2000; 17:45-48.
3. Чечеткин А.О., Реброва О.Ю. Отсутствие височных ультразвуковых окон — главное техническое ограничение для проведения транскраниального допплерографического исследования. Ультразвуковая и функциональная диагностика 2005; 3: 54-62.
4. Экстрапирамидные расстройства: Руководство по диагностике и лечению (ред. В.Н. Шток, И.А. Иванова-Смоленская, О.С.Левин). М.: МЕДпресс-информ. 2002.
5. Becker С, Berg D. Neuroimaging in basal ganglia disorders: Perspectives for transcranial ultrasound. Mov. Disord. 2001; 16: 23—32.
6. Becker G., Seuferl J., Bogdahn U. et al. Degeneration of substantianigra in chronic Parkinson"s disease visualized by transcranial color-coded real-time sonography. Neurology 1995; 45: 182-184.
7. Behnke S., Berg D., Becker G. Does ultrasound disclose a vulnerability factor for Parkinson"s disease? J. Neural. 2003; 250 (Suppl.l): 24-27.
8. Behnke S., Berg D., Naumann M. et al. Differentiation of Parkinson"s disease and atypical parkinsonian syndromes by transcranial ultrasound. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 2005; 76: 423-425.
9. Berg D. Disturbance of iron metabolism as a contributing factor to SN hyperechogenicity in Parkinson"s disease: Implications for idiopathic and monogenetic forms. Neurochem. Res. 2007; 32:1646-1654.
10. Berg D. Transcranial ultrasound as a risk marker for Parkinson"s disease. Mov. Disord. 2009; 24 (Suppl.2): 677-683.
11. Berg D., Behnke S., Walter U. Application of transcranial sonogram I phy in extrapyramidal disorders: updated recommendations. Ultraschall. Med. 2006; 27: 12-19.
12. Berg D., Godau J., Walter U. Transcranial sonography in movement disorders. Lancet Neurol. 2008; 7: 1044-1055.
13. Berg D., Hochstrasser H. Iron metabolism in parkinsonian syndromes. Mov. Disord. 2006; 21: 1299-1310.
14. Berg D., Men В., Re"mers K. et al. Five-year follow-up study of hyperechogenicity of the substantia nigra in Parkinson"s disease. Mov. Disord. 2005; 20: 383-385.
15. Berg D., RoggendorfW., Schroeder U. et al. Echogenicity of the substantia nigra: Association with increased iron content and marker forsusceptibility to nigrostriatal injury. Arch. Neurol. 2002; 59: 999-1005.
16. Berg D., Seppi K., Liepelt I. et al. Enlarged hyperechogenic substantia nigra is related to motor performance and olfaction in the elderly. Mov. Disord. 2010; 25: 1464-1469.
17. BergD., SiefkerC, BeckerG. Echogenicity ofthe substantia nigra in Parkinson"s disease and its relation to clinical findings. J. Neurol. 2001; 248: 684-689.
18. Berg D., Siejker C, Ruprecht-Du,rfler P. et al. Relationship of substantia nigra echogenicity and motor function in elderly subjects. Neurology. 2001; 56: 13-17.
19. Dickson D.W., Braak H., DudaJ.E. et al. Neuropathological assessment of Parkinson"s disease: refining the diagnostic criteria. Lancet Neurol. 2009; 8: 1150-1157.
20. Doepp F., Plotkin M., Siege! L. etal. Brain parenchyma sonography and 1231-FP-CIT SPECT in Parkinson"s disease and essential tremor. Mov. Disord. 2008; 23: 405-410.
21. Ebentheuer J., Canelo M., Trautmann E. et al. Substantia nigra echogenicity in progressive supranuclear palsy. Mov. Disord. 2010; 25: 773-777.
22. Fasano M., Bergamasco В., Lopiano L. Modifications of the iron-neuromelanin system in Parkinson"s disease. J. Neurochem. 2006:96:909-916.
23. Gaenslen A., Unmuth В., Godau J. et al. The specificity and sensitiveity of transcranial ultrasound in the differential diagnosis of Parkinson"s disease: a prospective blinded study. Lancet Neurol. 2008; 7: 417-424.
24. Gaeta A., Hider R.C. The crucial role of metal ions in neurodegeneration: the basis for a promising therapeutic strategy. Br. J. Pharmacol. 2005; 146: 1041-1059.
25. GaigC, Tolosa E. When does Parkinson"s disease begin? Movement Disorders. 2009; 24 (Suppl.2): 656-664.
26. Hagenah J.M., Koenig I.R., Becker B. et al. Substantia nigra hyper echogenicity correlates with clinical status and number of Parkin mutated alleles. J. Neurol. 2007; 254: 1407-1413.
27. Jankovic J. Parkinson"s disease: clinical features and diagnosis. J.Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 2008; 79: 368-376.
28. Km A., Trottenberg Т., Kupsch A. Levodopa-responsive posttraumatic parkinsonism is not associated with changes of echogenicity of the substantia nigra. Mov. Disord. 2005; 20: 258-262.
29. Krogias C, Eyding J., Postert T. Transcranial sonography in Huntington"s disease. Int. Rev. Neurobiol. 2010; 90: 237-257.
30. Krogias C, Postert Т., Eyding J. Transcranial sonography in ataxia. Int. Rev. Neurobiol. 2010; 90: 217-235.
31. Kwon D.-Y., Seo W.-K., Yoon H.-K. etal. Transcranial brain sonography in Parkinson"s disease with restless legs syndrome. Mov. Disord.2010; 25: 1373-1378.
32. Lesage S., Brice A. Parkinson"s disease: from monogenic forms to genetic susceptibility factors. Hum. Mol. Genet. 2009; 18: 48-59.
33. Litvan I. Atypical Parkinsonian Disorders: Clinical and research aspects. New Jersey: Humana Press Inc., 2005.
34. Mehnert S., Reuter I., Schepp K. et al. Transcranial sonography for diagnosis of Parkinson"s disease. BMC Neurol. 2010; 10: 9.
35. Mijqjlovic M., Dragasevic N., Stefanova E. etal. Transcranial sonography in spinocerebellar ataxia type 2. J. Neurol. 2008; 255:1164-1167.
36. Postuma R.B., Montplaisir J. Predicting Parkinson"s disease — why, when and how? Parkinsonism Relat. Disord. 2009; 15 (Suppl.3): 105-109.
37. Puts I., Berg D., Maeurer M. et al. Transcranial sonography of the brain parenchyma: Comparison of B-mode imaging and tissue harmonic imaging. Ultrasound. Med. Biol. 2000; 26: 189-194.
38. Rhodes S.L., Ritz B. Genetics of iron regulation and the possible role of iron in Parkinson"s disease. Neurobiol. Dis. 2008; 32: 183-195.
39. Ruprecht-Doerfler P., Berg D., Tucha O. et al. Echogenicity of the substantia nigra in relatives of patients with sporadic Parkinson"s disease. Neurolmage. 2003; 18: 416-422.
40. SchweitzerK.J., Bruessel Т., LeitnerP. etal. Transcranial ultrasound in different monogenetic subtypes of Parkinson"s disease. J. Neurol. 2007; 254: 613-616.
41. Schweitzer К J., Hilker R., Walter U. etal. Substantia nigra hypere-chogenicity as a marker of predisposition and slower progression in Parkinson"s disease. Mov. Disord. 2006; 21: 94-98.
42. Spiegel J., HellwigD., Moellers M.-O. etal. Transcranial sonography and FP-CIT SPECT disclose complementary aspects of Parkinson"s disease. Brain. 2006; 129: 1188-1193.
43. Stephenson R., SiderowfA., Stern M.B. Premotor Parkinson"s disease: clinical features and detection strategies. Mov. Disord. 2009; 24 (Suppl.2): 665-670.
44. Stockner H., Sojer M., Seppi K. et al. Midbrain sonography in patients with essential tremor. Mov. Disord. 2007; 22: 414-417.
45. Stockner H., Wurster I. Transcranial sonography in essential tremor. Int. Rev. Neurobiol. 2010; 90: 189-197.
46. Tolosa E., WenningG., Poewe W. The diagnosis of Parkinson"s disease. Lancet Neurol. 2006; 5: 75-86.
47. TsaiC.-F., WuR.-M., Huang Y.-W. etal. Transcranial color-coded sonography helps differentiation between idiopathic Parkinson"s disease and vascular parkinsonism. J. Neurol. 2007; 254: 501-507.
48. Vlaar A.M.M., Bouwmans A., Mess W.H. et al. Transcranial duplex in the differential diagnosis of parkinsonian syndromes. J. Neurol.2009; 256: 530-538.
49. Vlaar A.M.M., de Nijs Т., van Kroonenburgh M.J.P.G. etal. The predictive value of transcranial duplex sonography for the clinical diagnosis in undiagnosed parkinsonian syndromes: comparison with SPECT scans. BMC Neurol. 2008; 8: 42.
50. Walter U., Behnke S., EydingJ. et al. Transcranial brain parenchyma sonography in movement disorders: State of the art. Ultrasound. Med. Biol. 2007; 33: 15-25.
51. Walter U., DressierD., Lindemann С etal. Transcranial sonography findings in welding-related parkinsonism in comparison to Parkinson"s disease. Mov. Disord. 2008; 23: 141-145.
52. Walter U., DressierD., Probst T. etal. Transcranial brain sonography findings in discriminating between parkinsonism and idiopathic Parkinson disease. Arch. Neurol. 2007; 64: 1635-1640.
53. Walter U., Dressier D., Wolters A. et al. Sonographic discrimination of corticobasal degeneration vs progressive supranuclear palsy. Neurology. 2004; 63: 504-509.
54. Walter U., HoeppnerJ., Prudente-Morrissey L. etal. Parkinson"s disease-like midbrain sonography abnormalities are frequent in depressive disorders. Brain. 2007; 130: 1799-1807.
55. Walter U., Klein C, Hilker R. et al. Brain parenchyma sonography detects preclinical parkinsonism. Mov. Disord. 2004; 19: 1445-1449.
56. Walter U., Ibkoloudnk D., Berg D. Transcranial sonography findings related to non-motor features of Parkinson"s disease. J. Neurol. Sci.2010; 289: 123-127.
57. Walter U., Wittstock M., Benecke R. et al. Substantia nigraechogenicity is normal in non-extrapyramidal cerebral disorders but increased in Parkinson"s disease. J. Neural. Transm. 2002; 109:191-196.
58. Waters C.H. Diagnosis and management of Parkinson"s disease. Professional Communications, Inc., 2008.
59. Zecca L., Berg D., Arzberger T. et al. In vivo detection of iron and neuromelanin by transcranial sonography: A new approach for early detection of substantia nigra damage. Mov. Disord. 2005; 20: 1278-1285.
60. Zecca L., Tampellini D., Gerlach M. et al. Substantia nigra neuromelanin: structure, synthesis, and molecular behavior. J. Clin. Pathol.: Mol. Pathol. 2001; 54: 414-418.

Человека – сложная и тонкая субстанция, отвечающая за регуляцию всего организма.

Строение и особенности функционирования этого органа до сих пор не изучены до конца, ученые каждый день открывают новые особенности, позволяющие мозгу работать. Но о такой части, как черная субстанция головного мозга или substantia nigra известно давно.

Что такое черная субстанция и где находится?

Субстанция является одной из древнейших частей в структуре мозга, расположенная в его сердцевине – четверохолмии среднего мозга. Исторически она отвечала за движения наших предков, затем, когда они усложнились, изменилось и строение. Черное вещество обрастало нервными связями, формируя более сложную структуру.

Название черное вещество получило благодаря действию пигмента – нейромеланина, окрашивающего клетки в темный цвет. Черное вещество среднего мозга неоднородно, оно разделено на две половинки: правую и левую. Кроме того, в субстанции выделяют два слоя: вентральный и компактный. Вентральный находится ближе к передней части головы, а компактный – к задней. Первый обеспечивает синтез нейромедиатора , второй – занимается переработкой поступающей информации и передачей ее в другие структуры.

УЗИ черной субстанции головного мозга показывает, что она связана со всеми отделами, но наиболее тесно – с базальными ганглиями и зрительными буграми.

Обильное снабжение кровью говорит о высокой роли структуры в деятельности организма. В числе функций черной субстанции выделяют:

• осуществление элементарных движений: глотания, жевания, дыхания, движения глаз и прочих;
• регуляция мелких и точных движений конечностей;
• помощь в выражении эмоций;
• участие в эмоциональных процессах;
• провоцирование некоторых психических расстройств.

Роль субстанции в развитии патологий

Роль субстанции в развитии психических заболеваний велика. Она содержит , отростки которых расходятся по всему головному мозгу, затрагивая ножки мозга и внутреннюю капсулу.

Их окончания, содержащие терминальные микровезикулы, вырабатывающие дофамин, расположены в . Любое поражение данной структуры приводит к нарушениям в двигательных функциях и психоэмоциональных.

Шизофрения

Механизм развития изучается уже много лет, но исследователи так и не пришли к единому мнению. Выдвигаются разные теории формирования данного заболевания, одна из которых связывает шизофрению с нарушениями в работе черной субстанции, ядро которой располагается в среднем мозге. Это так называемая дофаминовая гипотеза.

Как показывают исследования у больных шизофренией наблюдаются отклонения в синтезе и восприятии дофамина.

Так, у них проявляется:

• повышенная выработка гормона;
• увеличение концентрации дофамина в синапсах;
• повышенная выработка ;
• больший объем освобождаемого дофамина при воздействии амфетаминов.

Подобная гиперчувствительность способствует чрезмерной стимуляции нейронов головного мозга и его перевозбуждению. Пациент не в состоянии контролировать поток сознания, а его восприятие окружающей действительности изменяется. Похожие состояния возникают при приеме психотропных веществ, которые у здоровых людей вызывают галлюцинации и прочие отклонения, а на больных действуют гораздо сильнее.

Согласно статистике , развитие шизофрении захватывает больше мужчин, чем женщин. У первых она обычно развивается раньше и протекает тяжелее. Для женщин характерно проявление симптомов в возрасте 25-30 лет.

Черной субстанции позволила рассмотреть ее строение и обнаружить, что при шизофрении изменения в дофаминовой системе затрагивают больше ассоциативный стриатум, а не лимбический.

Причем отклонения в синтезе нейронами дофамина в сторону увеличения его выработки наблюдаются и до развития заболевания. Но вероятность заболеть шизофренией тем больше, чем выше эти отклонения.

Причинами их появления ученые называют несколько моментов:

• нарушения в системе контроля влияния гиппокампа на пути дофамина;
• изменения, происходящие в структуре нейронов, вырабатывающих нейромедиатор;
• сбои в работе корковых структур, влияющих на дофаминовые системы;
• воздействие остальных нейромедиаторных систем.

Таким образом, изменения в работе дофаминовой системы наблюдаются во всех случаях шизофрении. Однако, не исключается и влияние других структур мозга.

Лечение, основанное на блокировке рецепторов или торможении выработки дофамина, в большинстве случаев дает положительные результаты. Пациентам предлагаются антипсихотические препараты, блокирующие действие дофамина, хотя они имеют серьезное последствие – депрессивные состояния. Более безопасной является когнитивно-поведенческая психотерапия, которую может проводить психолог.

Болезнь Паркинсона

При происходит поражение дофаминергических нейронов, расположенных в компактной части черного вещества, при котором происходит агрегация во всем мозге.

При этом возникают сильные двигательные, психопатологические и когнитивные аномалии:

• замедление движения;
• снижение или отсутствие мимики;
• тремор;
• преобладание сгибательной позы;
• сложность перехода из состояния покоя в состояние движения;
• ухудшение памяти;
• и прочие.

Развивается заболевание преимущественно у мужчин в возрасте от 60 лет, женщины страдают этой патологией реже. Причиной являются изменения в дофаминовой системе, которые могут быть вызваны как отравлением токсическими веществами, так и приемом некоторых лекарств. Кроме того, заболевание развивается и без «видимых» причин, источник которых пока не обнаружен. Многие факты свидетельствуют о наследственной предрасположенности к болезни Паркинсона.

Ученые высказывают предположение, что начинается разрушение нейронов в периферической нервной системе, а затем переходит на ствол головного мозга и перемещается в средний и передний. Подтверждение этой теории находят в изменении холинергической нейротрансмиссии, наблюдаемой у пациентов со слабой формой заболевания.

При поражении от 30 процентов нейронов, вырабатывающих дофамин, возникает его дефицит и развивается симптоматика болезни. Распространение ее происходит неравномерно и обычно прогрессирует по направлению от задней части черного вещества к передней.

При исследованиях также был найден нейротоксин МФТП, разрушающий дофаминовые нейроны. Важно понять источник его продукции и попробовать его ограничить.

Использование терапии с применением L-допа — промежуточного элемента в схеме получения дофамина – дает положительный результат в плане торможения заболевания. Однако восстановить утраченные структуры мозга она не позволяет. Кроме того, с прогрессированием болезни Паркинсона эффективность данной терапии заметно снижается.

Последствия повреждений

Нейроны черной субстанции среднего мозга вырабатывают нейромедиаторы, основным из которых является дофамин. Он выступает как средство «вознаграждения» мозга, вызывая чувства удовольствия и влияя на мотивацию и обучение человека.

Так, применение психотропных средств или наркотиков вызывает большой всплеск дофамина и, как следствие, удовольствия. В попытке повторить его человек начинает использовать стимулятор регулярно. Однако подобные всплески компенсируются нервной системой и вырабатывается так называемая толерантность – сниженная чувствительность к действию вещества. В результате уровень удовольствия постепенно снижается, а стремление к его получению остается.

Эта и другие особенности действия химических веществ, в том числе лекарств, исследуются в нейрофармакологии и токсикологии.

Среди изучаемых компонентов такие, как:

• кокаин;
• амфетамины;
• МФТП;
• Леводоп.

Кокаин и амфетамин являются веществами, усиливающими выработку дофамина и способствующими привыканию. Кроме того, они могут «подтолкнуть» развитие шизофрении.

Последний применяется при лечении болезни Паркинсона, довольно эффективен в устранении симптомов, но не дает результата в восстановлении утраченных структур.

МФТП расшифровывается как метилфенилтетрагидропиридин, он относится к нейротоксинам, напрямую снижающим выработку дофамина. Сейчас используется учеными для моделирования болезни на животных в попытках понять механизм ее развития.

Сегодня мы предлагаем Вам рассказ о хоть и чёрном, но незаменимом веществе (или субстанции) нашего мозга.

Чёрная субстанция (или Substantia nigra) занимает не так много места, как белое вещество. Она находится в среднем мозге - одной из древнейших структур в центре головного мозга. А именно, спрятана под четырьмя его холмиками. Если уж быть точными совсем, то у каждого из нас две Substantia nigra - слева и справа.

Средний мозг. Анимация от Life Science Databases(LSDB).

Поперечное сечение среднего мозга на уровне четверохолмия. Чёрная субстанция показана угадайте каким цветом.

Несмотря на то, что в Substantia nigra, как и в сером веществе, находятся тела нейронов, она значительно темнее за счет своей «окраски» нейромеланином (к слову, другая форма этого пигмента - меланин - придает цвет нашим глазам, коже и волосам).

Мономер нейромеланина

Всего в чёрной субстанции выделяют два слоя: компактный слой (pars compacta) и вентральный (pars reticulata). Тут нужно пояснить слово «вентральный».

Медики используют два пространственных антонима: вентральный и дорсальный. «Вентральный» означает «брюшной». Это совсем не значит, что вентральный слой черного вещества находится в желудке. Он просто в теле находится более «спереди». «Вентральный» - это передний, «дорсальный» - задний (спинной).

Если же говорить о функционале слоев, то компактный в каком-то смысле похож на процессор компьютера – он обрабатывает информацию и передает ее в таламус и четверохолмие среднего мозга, а вентральный - обеспечивает производство нейромедиатора дофамина. Слои располагаются вертикально, pars compacta расположен ближе к оси тела, чем pars reticulata.

Дофамин

Благодаря чёрному веществу мы можем двигать глазами, выполнять мелкие и точные движения, в частности, пальцев, жевать и глотать. А наш организм может осуществлять дыхание, сердечную деятельность, держать в тонусе кровеносные сосуды.

Нарушения работы чёрной субстанции приводят к разным заболеваниям. Есть гипотеза о том, что именно в нём кроется тайна шизофрении. А болезнь Паркинсона, о которой мы часто пишем на портале, вызвана именно нарушением производства дофамина в чёрной субстанции: она вызывает там гибель нейронов.

ЧЁРНАЯ СУБСТАНЦИЯ - составная часть паллидарной системы, входящей в составе стриопаллидума в экстрапирамиую систему. Ч. с. рас положена в ножках мозга, имеет тесные связи с различными отделами коры больших полушарий, с полосатым телом, бледным шаром и ретикулярной формацией; вместе с красными ядрами и ретикулярной формацией участвует в регуляции тонуса мышц, в т.ч. голосового и артикуляционного аппаратов, в выполнении точных и тонких движений пальцев рук; имеет отношение к координации актов глотания и жевания. Поражение Ч. с. вызывает повышение пластического мышечного тонуса

Психомоторика: cловарь-справочник.- М.: ВЛАДОС . В.П. Дудьев . 2008 .

Смотреть что такое "ЧЁРНАЯ СУБСТАНЦИЯ" в других словарях:

Линбао - Даосизм История Люди Школы Храмы Терминология Тексты … Википедия

ЧС - Чертаново Северное микрорайон Москва ЧС чёрная субстанция биол. ЧС чехословацкий в маркировке пассажирских электровозов в маркировке, ж. д., Словакия, техн., Чехия … Словарь сокращений и аббревиатур

Средний мозг - отдел стволовой части головного мозга (См. Головной мозг), расположенный между промежуточным мозгом (См. Промежуточный мозг) (кпереди), варолиевым мостом и мозжечком (См. Мозжечок) (кзади). Представлен четверохолмием, состоящим из двух… …

Экстрапирамидная система - (от Экстра... и греч. pyramís пирамида) совокупность структур мозга, расположенных в больших полушариях и стволе головного мозга и участвующих в центр, управлении движениями, минуя кортикоспинальную, или пирамидную систему (См. Пирамидная … Большая советская энциклопедия

СРЕДНИЙ МОЗГ - мезениефалон (mesencephalon), отдел ствола головного мозга, расположенный между промежуточным мозгом (кпереди), варолиевым мостом и мозжечком (кзади). Образуется из ср. мозгового пузыря. Состоит из четверохолмия и ножек мозга. Гл. его образования … Биологический энциклопедический словарь

Атипичные антипсихотики - (атипичные нейролептики) новый класс препаратов, самое общее отличие которого от классических (типичных) антипсихотиков заключается в более низкой степени сродства к дофаминовым D2 рецепторам и наличии мультирецепторного профиля связывания… … Википедия

Экстрапирамидная система - (лат.: extra вне, снаружи, в стороне + pyramis, греч.: πϋραμίς пирамида) совокупность структур (образований) головного мозга, участвующих в управлении движениями, поддержании мышечного тонуса и позы, минуя кортикоспинальную… … Википедия

Поздняя дискинезия - – осложнение в виде гиперкинезии, возникающее в результате длительной терапии (спустя год и более) нейролептиками в ходе лечения последними или после их отмены. Несколько чаще возникает у пациентов пожилого возраста или на фоне резидуальной… … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике