Pień mózgu

1. Budowa

Pień mózgu (ang. brain stem) to, według podziału klinicznego mózgowia, struktura anatomiczna położona w dole tylnym czaszki (ang. posterior cranial fossa), na stoku. Rozciąga się od skrzyżowania piramid (ang. decussation of pyramis) do spoidła tylnego (ang. posterior commissure). Składa się z rdzenia przedłużonego (ang. myelencephalon), mostu (ang. pons) i śródmózgowia (ang. mesencephalon). Wymienione części stanowią strukturalną całość. W skład pnia mózgu wchodzi również twór siatkowaty (ang. reticular formation). Choć niekiedy nie wyodrębnia się go jako osobnej części pod względem anatomicznym, stanowi on funkcjonalnie ważną część pnia mózgu. Kontroluje odruchy pnia mózgu oraz odpowiada za autonomiczną kontrolę układu krążenia, oddechowego, pokarmowego i odpornościowego. Pień mózgu unaczyniony jest przez układ tętnic kręgowo-podstawnych.

Pień mózgu zawiera zarówno istotę szarą (obejmującą jądra nerwów czaszkowych, pozapiramidowy i ośrodkowy autonomiczny układ nerwowy), jak i białą (w której skład wchodzą wstępujące ścieżki czuciowe oraz zstępujące ścieżki piramidalne i pozapiramidowe). W śródmózgowiu, moście i rdzeniu przedłużonym wyróżnia się na przekrojach poprzecznych część podstawną i grzbietową (nakrywkę). Dodatkowo w śródmózgowiu rozróżnia się jeszcze pokrywę śródmózgowia.

W części podstawnej znajdują się włókna zstępujące, które biorą początek w korze mózgu: korowo-rdzeniowe, korowo-jądrowe, korowo-siatkowe i korowo-mostowe. Tworzą one wyniosłości piramidowe mostu oraz piramidy rdzenia przedłużonego. Jest to miejsce wyjścia nerwów czaszkowych III oraz V-XII. Nerw IV wychodzi na powierzchni grzbietowej. W części grzbietowej znajdują się jądra nerwów czaszkowych. Na dnie komory IV leżą przyśrodkowo jądra ruchowe, a bocznie – czuciowe. Oddziela je bruzda graniczna. W obrębie nakrywki występują również jądra tworu siatkowatego.

Pień mózgu łączy międzymózgowie z rdzeniem kręgowym (ang. spinal cord) i móżdżkiem (ang. cerebellum). Dzięki temu może pośredniczyć w przekazywaniu sygnałów czuciowych i motorycznych.

2. Rozwój

Pień mózgu ma pochodzenie ektodermalne, a jego rozwój rozpoczyna się w czwartym tygodniu ciąży, kiedy cewa nerwowa tworzy trzy pierwotne pęcherzyki mózgowe. Rdzeń przedłużony powstaje z rdzeniomózgowia, most z tyłomózgowia wtórnego a konary mózgu i pokrywa ze śródmózgowia.

2.1. Zaburzenia rozwoju

Nieprawidłowości rozwojowe pnia mózgu są rzadkimi stanami charakteryzującymi się brakiem lub nieprawidłowym rozwojem struktur pnia mózgu. Przykładem może być zespół Möbiusa (zespół wrodzonej diplegii twarzy), czyli rzadka choroba charakteryzująca się hipoplazją pnia mózgu. Przebiega ona ze spłaszczeniem dna komory czwartej oraz brakiem lub niedorozwojem jąder nerwu twarzowego lub odwodzącego. Klinicznie charakteryzuje się jednostronnym lub obustronnym porażeniem twarzy z twarzą pozbawioną wyrazu i niemożnością zamknięcia ust lub oczu.

3. Rdzeń przedłużony

3.1. Budowa

Rdzeń przedłużony stanowi dolną połowę pnia mózgu i rozciąga się od skrzyżowania piramid do bruzdy dolnej mostu. Składa się z części brzusznej i nakrywki grzbietowej. Część brzuszna obejmuje piramidy i oliwki. Nakrywka grzbietowa zawiera jądra nerwów czaszkowych – językowo-gardłowego (IX), błędnego (X), dodatkowego (XI) i podjęzykowego (XII) – oraz kontynuację dróg istoty białej (pęczka podłużnego przyśrodkowego, wstęgi przyśrodkowej, pęczka rdzeniowo-wzgórzowego). Rdzeń przedłużony zaopatrywany jest przez przednią tętnicę rdzeniową, przechodzące gałęzie z tętnicy kręgowej oraz tylną dolną tętnicę móżdżku.

3.2. Funkcje

Rdzeń przedłużony przekazuje informacje z rdzenia kręgowego do mózgu. Zawiera ośrodki autonomiczne odpowiedzialne za regulację niezbędnych do życia procesów, takich jak czynność serca i naczyń krwionośnych, ciśnienie krwi, napęd oddechowy (tzn. częstość i objętość oddechów), a także za termoregulację oraz motorykę przewodu pokarmowego. Rdzeń przedłużony odpowiada również za niezależne od woli odruchy bezwarunkowe. Należą do nich między innymi ssanie, połykanie, kaszel, ziewanie, czy pocenie się. Ze względu na obecność jąder nerwów czaszkowych IX-XII rdzeń przedłużony kontroluje odczuwanie smaku z ⅓ tylnej części języka i ruchy języka, a także mowę. Ponadto uczestniczy w przewodzeniu informacji czuciowych z narządów klatki piersiowej i jamy brzusznej, umożliwiając ruchy tych narządów oraz w regulacji osi jelito-mózg. Rdzeń przedłużony wspomaga zmysł równowagi i dzięki obecności jądra oliwkowego dolnego, będącego częścią układu oliwkowo-móżdżkowego, odgrywa rolę w kształtowaniu zdolności motorycznych móżdżku. Z kolei jądro oliwkowe górne uczestniczy w percepcji dźwięku.

4. Most

4.1. Budowa

Most łączy mózg z móżdżkiem i jest zlokalizowany powyżej rdzenia przedłużonego, pomiędzy nim a śródmózgowiem. Rozciąga się od bruzdy dolnej mostu do bruzdy górnej mostu. Można go podzielić na część brzuszną (podstawę) i grzbietową (nakrywkę). Podstawa (ang. basal part of pons) zawiera jądra mostu oraz związane z nimi pęczki włókien korowo-opuszkowych, korowo-rdzeniowych i korowo-mostowych. W obrębie nakrywki (ang. pontine tegmentum) znajdują się jądra nerwów czaszkowych, jądra tworu siatkowatego i wstępujące szlaki czuciowe. Most jest unaczyniony przez gałęzie przyśrodkowe tętnic górnych móżdżku, gałęzie przeszywające tętnicy podstawnej oraz tętnice przednie dolne móżdżku.

4.2. Funkcje

W obrębie nakrywki znajdują się jądra nerwu twarzowego (VII) odpowiedzialne za unerwienie mięśni mimicznych twarzy i odczuwanie smaku z ⅔ przednich języka, a także jądro nerwu trójdzielnego (V), który unerwia mięśnie żwacze. Z kolei dzięki obecności jądra nerwu przedsionkowo-ślimakowego (VIII) reguluje mechanizmy związane z utrzymaniem postawy i odruchami przedsionkowo-ocznymi. Umożliwia integrację motoryczną i sensoryczną bodźców. W jego obrębie zlokalizowane jest jądro nerwu gałkowo-ruchowego (VI) oraz ośrodek skojarzonego spojrzenia w bok, odpowiedzialny za ruch odwodzenia gałek ocznych. Most pełni też pomocniczą funkcję w kontroli ruchu, przekazując do móżdżku informacje pozwalające modyfikować skurcze mięśni. Region ten zawiera ciało czworoboczne, będące częścią drogi słuchowej zaangażowanej w lokalizację dźwięku.

Istotną częścią mostu jest tzw. miejsce sinawe (ang. locus coeruleus). Jego nazwa pochodzi od szaro-niebieskawego koloru, jaki nadają mu komórki zawierające barwnik neuromelaninę. Znajdują się tu komórki noradrenergiczne, czyli wytwarzające noradrenalinę – jeden z neuroprzekaźników, powodujący pobudzenie mózgu i regulujący niektóre funkcje autonomiczne. Badania elektrofizjologiczne wykazały, że aktywność tych komórek niemal całkowicie zanika w czasie snu, wzrasta po przebudzeniu, zaś najsilniejsza jest w momencie zaskoczenia lub podczas wykonywania czynności wymagających szczególnego skupienia uwagi. Prawdopodobnym wydaje się więc, że biorą one udział utrzymywaniu uwagi i czujności. Aktywność komórek miejsca sinawego ma również związek z kontrolą snu, a dokładniej – fazy REM.

5. Śródmózgowie

5.1. Budowa

Śródmózgowie zlokalizowane jest między mostem a przodomózgowiem. Przebiega przez nie wodociąg śródmózgowia (wodociąg mózgu), przez który płyn mózgowo-rdzeniowy przepływa z układu komorowego przodomózgowia do komory czwartej. Ponadto wyznacza on umowną granicę, dzieląc śródmózgowie na część grzbietową – czyli pokrywę śródmózgowia (blaszkę czworaczą) – oraz część brzuszną. Wodociąg mózgu otacza istota szara okołowodociągowa. Część brzuszną śródmózgowia stanowią konary mózgu, które zbudowane są z nakrywki, istoty czarnej i odnóg mózgu. Nakrywka zawiera jądra nerwów czaszkowych – okoruchowego (III) i bloczkowego (IV), a także drogi istoty białej, istotę czarną i jądro czerwienne. Z kolei na powierzchni grzbietowej widoczne są dwie pary wyniosłości nazwanych wzgórkami górnymi i dolnymi. Śródmózgowie unaczynione jest przez gałęzie odchodzące od tętnic podstawnych, móżdżkowych górnych i tylnych.

5.2. Funkcje

Poszczególne części śródmózgowia biorą udział w kontroli motorycznej, ale i również odpowiadają za integrację sensoryczną informacji wzrokowych, słuchowych, dotykowych i bólowych. Okołowodociągowa istota szara uczestniczy w modulacji bólu, kontroli reakcji emocjonalnych (w tym strachu i niepokoju, wokalizacji) i kontroli układu krążenia. Jądro czerwienne, będące częścią układu pozapiramidowego, odgrywa rolę w koordynacji ruchowej. Część śródmózgowia zwana z powodu swego zabarwienia istotą czarną zawiera komórki dopaminergiczne. Włókna nerwowe tych komórek docierają aż do struktur przodomózgowia – kory i układu limbicznego. Neurony dopaminergiczne zaangażowane w rozpoczynanie ruchów dowolnych. Ich zniszczenie powoduje zaburzenia układu ruchowego, jakie występują w chorobie Parkinsona. Włókna docierające do układu limbicznego wpływają na motywację i procesy poznawcze. Dlatego też zaburzenia w ich pracy mogą leżeć u podstaw niektórych chorób psychicznych. Ponieważ niektóre substancje odurzające powodują wyrzut dopaminy w strukturach limbicznych, uważa się, że śródmózgowie może mieć udział w procesie powstawania i odczuwania uczucia przyjemności.

6. Twór siatkowaty

6.1. Budowa

Twór siatkowaty rozciąga się od międzymózgowia (ang. diencephalon) do rdzenia przedłużonego. Nie jest strukturą funkcjonalnie jednorodną. Przyjmuje się, że tworzy go sieć przebiegających w różnych kierunkach włókien nerwowych (drogi doprowadzające i odprowadzające) i położonych pomiędzy nimi nieregularnie ciał komórek, tworzących jądra nerwów czaszkowych. Włókna nerwowe tworzą tu liczne i skomplikowane połączenia sięgające rdzenia kręgowego, innych części pnia mózgu, a także międzymózgowia i kory. Dzięki temu do tworu siatkowatego dochodzą sygnały ze wszystkich części układu nerwowego. Sygnały te może pobudzać lub wygaszać.

6.2. Funkcje

Funkcjonalnie układ siatkowaty dzieli się na część wstępującą i zstępującą, a każda z nich na pobudzającą i hamującą. Podstawową funkcją układu siatkowatego jest utrzymywanie mózgu w stanie świadomości – zniszczenie jego neuronów w śródmózgowiu powoduje długotrwałą śpiączkę. Oddziałuje on na układ ruchowy, kontrolując wykonywanie złożonych ruchów. Odgrywa także kluczową rolę w przewodzeniu informacji o bólu. Wykazano, że stymulacja elektryczna tworu siatkowatego u szczurów powoduje analgezję (brak odczuwania bólu) tak głęboką, że możliwe jest przeprowadzenie rozległego zabiegu chirurgicznego bez stosowania anestetyków. Jest to również miejsce działania przeciwbólowego opiatów. Część zstępująca tworu siatkowatego bierze też udział w kontroli czynności takich jak oddychanie, praca serca i napięcie mięśniowe. Z kolei część komórek nazywana układem siatkowatym wstępującym pobudzającym (ang. ascending reticular arousal system, ARAS) odgrywa znaczącą rolę w regulacji ruchów gałek ocznych oraz cyklu snu i czuwania. Antagonistycznie do ARAS działa siatkowaty układ wstępujący hamujący, który wygasza czynność bioelektryczną mózgu. W części tworu siatkowatego zwanej jądrami szwu, ciągnącej się od rdzenia przedłużonego do śródmózgowia, skoncentrowane są neurony serotoninergiczne. Ich aktywność zmienia się w trakcie cyklu snu i czuwania. Odgrywają one znaczącą rolę w utrzymywaniu stanu pobudzenia oraz w kontroli percepcji bólu.

7. Zespoły uszkodzenia pnia mózgu

7.1. Przyczyny

Uszkodzenie pnia mózgu ma zwykle podłoże naczyniowe to znaczy jest spowodowane krwotokiem lub niedrożnością naczyń odgałęzień tylnego krążenia mózgowego. Ze względu na dużą zmienność anatomiczną naczyń tej okolicy trudno jest przyporządkować uszkodzenie konkretnej tętnicy do danego zespołu chorobowego. Obustronne uszkodzenie pnia mózgowia najczęściej prowadzi do śmierci. Stanem zagrożenia życia związanym z pniem mózgu jest tzw. efekt masy. Może być wywołany między innymi przez wynaczynioną krew lub nowotwór, które zajmują przestrzeń czaszki. Ponadto stan ten może być działaniem niepożądanym związanym z wykonaniem punkcji lędźwiowej u pacjenta z podwyższonym ciśnieniem śródczaszkowym. W obu przypadkach pień mózgu może ulec wklinowaniu do otworu wielkiego, a w wyniku ucisku może dojść do porażenia ośrodków krążenia, oddychania, a w konsekwencji do śmierci pacjenta.

Dysfunkcja pnia mózgu może wynikać również z innych stanów chorobowych, do których należą:

• choroby zakaźne wywoływane przez bakterie (listerię monocytogenes, prątki gruźlicy) oraz wirusy (opryszczki zwykłej, Epsteina-Barr, ludzkiego herpeswirusa typu 6)
• choroby autoimmunologiczne (toczeń, neurosarkoidoza)
• choroby neurodegeneracyjne (stwardnienie rozsiane)
• stany zapalne
• zaburzenia wodno-elektrolitowe (np. zespół demielinizacji osmotycznej spowodowany zbyt szybkim wyrównaniem hiponatremii)
• niedobory witamin z grupy B (np. encefalopatia Wernickiego związana jest z niedoborem tiaminy)
  zespoły paraneoplastyczne (związane są z obecnością przeciwciał przeciwko neuronom NMDA, AMPA, GABA, czy też CASPR2)

7.2. Objawy

Do charakterystycznych objawów klinicznych związanych z uszkodzeniem pnia mózgu zaliczane są porażenia nerwów czaszkowych po tej samej stronie (ipsilateralne) lub objawy móżdżkowe połączone z deficytami motorycznymi po stronie przeciwnej (kontralateralne). Zaburzenia te mogą objawiać się nieprawidłowymi ruchami, takimi jak hemibalizm, rzekoma atetoza, niepadaczkowe mioklonie, dystonia i drżenia mięśniowe. Obustronne uszkodzenie włókien korowo-opuszkowych może objawiać się zaburzeniami połykania (dysfagią) i głosu (dysfonią), epizodami niekontrolowanego płaczu, śmiechu i chwiejnością emocjonalną (tzw. afektem rzekomobulwowym). Uszkodzenie pnia mózgu w obrębie wstęg bocznej i rdzeniowo-wzgórzowej skutkuje odpowiednio deficytem propriocepcji, dotyku i temperatury oraz bólu po stronie przeciwnej.

7.3. Przykłady zespołów uszkodzenia pnia mózgu

8. Podsumowanie