В 1952 годушведский анатомБрор Рексед(англ.BrorRexed) предложил разделять серое вещество на десять пластин (слоев), различающихся по структуре и функциональной значимости составляющих их элементов. Эта классификация получила широкое признание и распространение в научном мире. Пластины принято обозначать римскими цифрами.
Пластины с I по IV образуют головку дорсального рога, которая является первичной сенсорной областью.
I пластинаобразована многими мелкими нейронами и крупными веретеновидными клетками, лежащими параллельно самой пластине. В нее входят афференты от болевых рецепторов, а также аксоны нейронов II пластины. Выходящие отростки контрлатерально (то есть, перекрестно — отростки правого заднего рога по левым канатикам и наоборот) несут информацию о болевой и температурной чувствительности в головной мозг по передним и боковым канатикам (спиноталамический тракт).
II и III пластиныобразованы клетками, перпендикулярными к краям пластин. Соответствуют желатинозной субстанции. Обе афферируются отростками спиноталамического тракта и передают информацию ниже. Участвуют в контроле проведения боли. II пластина также отдает отростки к I пластине.
IV пластинасоответствует собственному ядру. Получает информацию от II и III пластин, аксоны замыкают рефлекторные дуги спинного мозга на мотонейронах и участвуют в спиноталамическом тракте.
V и VI пластиныобразуют шейку заднего рога. Получают афференты от мышц. VI пластина соответствует ядру Кларка. Получает афференты от мышц, сухожилий и связок, нисходящие тракты от головного мозга. Из пластины выходят два спиномозжечковых тракта:
тракт Флешига (вариант: Флексига) (tractus spinocerebellaris dorsalis) — выходит ипсилатерально (то есть в канатик своей стороны) в боковой канатик
тракт Говерса (tractus spinocerebellaris ventralis) — выходит контрлатерально в боковой канатик
VIIзанимает значительную часть переднего рога. Почти все нейроны этой пластины вставочные (за исключением эфферентных нейронов Nucleus intermediolateralis). Получает афферентацию от мышц и сухожилий, а также множество нисходящих трактов. Аксоны идут в IX пластину.
VIII пластинарасположена в вентро-медиальной части переднего рога, вокруг одной из частей IX пластины. Нейроны ее участвуют в проприоспинальных связях, то есть связывают между собой разные сегменты спинного мозга.
Пластина IXне едина в пространстве, ее части лежат внутри VII и VIII пластин. Она соответствует моторным ядрам, то есть является первичной моторной областью, и содержитмотонейроны, расположенные соматотопически (то есть представляет собой «карту» тела), например, мотонейроны мышц-сгибателей залегают обычно выше мотонейронов мышц-разгибателей, нейроны, иннервирующие кисть — латеральнее, чем иннервирующие предплечье, и т. д.
X пластинарасположена вокруг спинального канала, и отвечает за комиссуральные (между левой и правой частями спинного мозга) и другие проприоспинальные связи.
[Править] Белое вещество
Белое вещество окружает серое. Борозды спинного мозга разделяют его на канатики (funiculi): передние, боковые и задние. Канатики представляют собой нервные тракты, связывающие спинной мозг с головным.
Самой широкой и глубокой бороздой является Fissura medianus anterior (передняя срединная щель), разделяющая белое вещество между передними рогами серого вещества. Напротив неё — Sulcus medianus posterior (задняя срединная борозда).
По паре латеральных борозд (Sulcus lateralis posterior & anterior) идут соответственно к задним и передним рогам серого вещества.
Задний канатик разделяют Sulcus intermedia posterior, образуя два восходящих тракта: ближний к задней срединной борозде Fasciculus gracilis (нежный, или тонкий пучок), и более латеральный Fasciculus cuneatus (клиновидный пучок). Внутренний пучок, тонкий, поднимается с самых нижних отделов спинного мозга, клиновидный же образуется только на уровне грудного отдела.
А. Серое вещество, substantia grisea, заложено внутри спинного мозга и окружено со всех сторон белым веществом. Серое вещество образует две вертикальные колонны, помещенные в правой и левой половинах спинного мозга. В середине его заложен узкий центральный канал, canalis centralis, спинного мозга, проходящий во всю длину последнего и содержащий спинномозговую жидкость. Центральный канал является остатком полости первичной нервной трубки. Поэтому вверху он сообщается с IV желудочком головного мозга, а в области conus medullaris заканчивается расширением — концевым желудочком, ventriculus terminalis.
Серое вещество, окружающее центральный канал, носит название промежуточного, substantia intermedia centralis. В каждой колонне серого вещества два столба: передний, columna anterior, и задний, columna posterior.
На поперечных разрезах спинного мозга эти столбы имеют вид рогов: переднего, расширенного, cornu anterius, и заднего, заостренного, cornu posterius. Поэтому общий вид серого вещества на фоне белого напоминает букву «Н».
Серое вещество состоит из нервных клеток, группирующихся в ядра, расположение которых в основном соответствует сегментарному строению спинного мозга и его первичной трехчленной рефлекторной дуге. Первый, чувствительный, нейрон этой дуги лежит в спинномозговых узлах, периферический отросток которого начинается рецепторами в органах и тканях, а центральный в составе задних чувствительных корешков проникает через sulcus posterolateralis в спинной мозг. Вокруг верхушки заднего рога образуется пограничная зона белого вещества, представляющая собой совокупность центральных отростков клеток спинномозговых узлов, заканчивающихся в спинном мозге. Клетки задних рогов образуют отдельные группы или ядра, воспринимающие из сомы различные виды чувствительности, — соматически-чувствительные ядра. Среди них выделяются: грудное ядро, nucleus thoracicus (columna thoracica), наиболее выраженное в грудных сегментах мозга; находящееся на верхушке рога студенистое вещество, substantia gelatinosa, а также так называемые собственные ядра, nuclei proprii.
Заложенные в заднем роге клетки образуют вторые, вставочные, нейроны.
В сером веществе задних рогов разбросаны также рассеянные клетки, так называемые пучковые клетки, аксоны которых проходят в белом веществе обособленными пучками волокон. Эти волокна несут нервные импульсы от определенных ядер спинного мозга в его другие сегменты или служат для связи с третьими нейронами рефлекторной дуги, заложенными в передних рогах того же сегмента. Отростки этих клеток, идущие от задних рогов к передним, располагаются вблизи серого вещества, по его периферии, образуя узкую кайму белого вещества, окружающего серое со всех сторон. Это собственные пучки спинного мозга, fasciculi proprii. Вследствие этого раздражение, идущее из определенной области тела, может передаваться не только на соответствующий ей сегмент спинного мозга, но захватывать и другие. В результате простой рефлекс может вовлекать в ответную реакцию целую группу мышц, обеспечивая сложное координированное движение, остающееся, однако, безусловнорефлекторным.
Передние рога содержат третьи, двигательные, нейроны, аксоны которых, выходя из спинного мозга, составляют передние, двигательные, корешки. Эти клетки образуют ядра эфферентных соматических нервов, иннервирующих скелетную мускулатуру, — соматически-двигательные ядра. Последние имеют вид коротких колонок и лежат в виде двух групп — медиальной и латеральной. Нейроны медиальной группы иннервируют мышцы, развившиеся из дорсальной части миотомов (аутохтонная мускулатура спины), а латеральной — мышцы, происходящие из вентральной части миотомов (вентролатеральные мышцы туловища и мышцы конечностей); чем дисталь-нее иннервируемые мышцы, тем латеральнее лежат иннервирующие их клетки.
Наибольшее число ядер содержится в передних рогах шейного утолщения спинного мозга, откуда иннервируются верхние конечности, что определяется участием последних в трудовой деятельности человека. У последнего в связи с усложнением движений руки как органа труда этих ядер значительно больше, чем у животных, включая антропоидов. Таким образом, задние и передние рога серого вещества имеют отношение к иннервации органов животной жизни, особенно аппарата движения, в связи с усовершенствованием которого в процессе эволюции и развивался спинной мозг.
Передний и задний рога в каждой половине спинного мозга связаны между собой промежуточной зоной серого вещества, которая в грудном и поясничном отделах спинного мозга, на протяжении от I грудного до II — III поясничных сегментов особенно выражена и выступает в виде бокового рога, cornu laterale. Вследствие этого в названных отделах серое вещество на поперечном разрезе приобретает вид бабочки. В боковых рогах заложены клетки, иннервирующие вегетативные органы и группирующиеся в ядро, которое носит название columna intermediolateralis. Нейриты клеток этого ядра выходят из спинного мозга в составе передних корешков.
Спинной мозг состоит из серого (substantiagrisea) и белого вещества (substantiaalba). Серое вещество расположено в центре, белое – по периферии. Серое вещество на поперечном разрезе имеет форму бабочки и состоит из задних рогов (cornuposterius) и передних рогов (cornuanterius), в торако-люмбальном отделе имеется боковой рог (cornulaterale).
Нейроны серого вещества спинного мозга образуют ядра и пластинки (Рикседа).
Пластинки Рикседа и ядра серого вещества спинного мозга
Задний рог (столб) содержит с I по VI пластинки:
I пластинка – краевое ядро (nucleusmarginalis);
II пластинка – студенистое вещество (substantiagelatinosa): «ворота боли»;
III, IV пластинки – собственное ядро заднего рога (nucleusproprius);
V, VI пластинки – ядер нет;
К нейронам заднего рога подходят чувствительные волокна, проводящие болевую, температурную и тактильную чувствительность от туловища и конечностей. Нейроны заднего рога служат для замыкания спинальных рефлексов и для формирования восходящих проводящих путей.
Промежуточная зона, в тораколюмбальном отделе (T1-L2) – боковой рог (столб)
VIII пластинка состоит из нейронов, регулирующих сокращение мышц.
IX пластинка – двигательные ядра.
X пластинка располагается вокруг центрального канала, в ней выделяют заднюю и переднюю серые спайки. Функция – анализ болевой и температурной чувствительности.
В шейных сегментах, между задним и передним рогами находится ретикулярная формация спинного мозга
Белое вещество спинного мозга
Состоит из трех канатиков – заднего (между задней срединной бороздой и задней латеральной бороздой), бокового (между передне-латеральной и задне-латеральной бороздами), переднего (между передней срединной щелью и передне-латеральной бороздой).
В белом веществе выделяют:
• Краевой тракт Лиссауэра место вхождения заднего чувствительного корешка.
• Собственные пучки (проприоспинальные волокна) осуществляют связи между нейронами в пределах одного сегмента, а также вышележащих и нижележащих сегментов. Имеются в каждом кантике.
• Проводящие пути: восходящие и нисходящие связывают спинной мозг с головным мозгом.
Задний канатик содержит следующие проводящие пути:
1. Тонкий пучок (Голля).
2. Клиновидный пучок (Бурдаха).
Проводят мышечно-суставное чувство (проприоцептивную чувствительность), тонкую (дискриминативную) тактильную чувствительность, чувство вибрации в кору головного мозга.
Боковой канатик состоит из восходящих и нисходящих путей.
1. Латеральный корково-спинномозговой (пирамидный) путь – сознательный двигательный путь.
2. Красноядерно-спинномозговой путь – дополняет пирамидный путь, влияет на характер произвольных движений, активен при автоматическом выполнении сложных произвольных движений.
Исследование биоэлектрической активности головного мозга при проведении процедуры масочной ингаляции ксенон-кислородной смесью
ФГБУ «НМИЦ радиологии» МЗ РФ, Москва
ГБУЗ «ГВВ № 2 ДЗМ», Москва
МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
Для корреспонденции: Потиевская Вера Исааковна, д-р мед. наук, главный научный сотрудник ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России; e-mail: vera.pot@mail.ru
Для цитирования: Потиевская В.И., Шветский Ф.М., Потиевский М.Б. Исследование биоэлектрической активности головного мозга при проведении процедуры масочной ингаляции ксенон-кислородной смесью. Вестник интенсивной терапии имени А.И. Салтанова. 2019;1:94–9. DOI: 10.21320/1818-474X-2019-1-94-99
Реферат
Инертный газ ксенон используется в качестве ингаляционного анестетика при проведении оперативных вмешательств, в том числе высокого риска, а также при болевом синдроме, обусловленном различными факторами. При использовании низких концентраций ксенона (ниже 50 %) или при кратковременном его воздействии сохраняются сознание и контакт с пациентом, а также присутствуют анальгетический и седативный эффекты анестетика. Исследовано 20 здоровых добровольцев в возрасте от 22 до 30 лет. Ингаляцию газовой смесью ксенон/кислород (70 и 30 %) осуществляли в течение 3 минут. Для оценки состояния обследуемых использовали регистрацию электроэнцефалограммы (ЭЭГ) до процедуры, в течение всей процедуры и через 30 минут после ее окончания. Для обработки ЭЭГ применялся метод спектрального анализа, при этом оценивался спектр мощности каждого диапазона ЭЭГ-ритмов (дельта, тета, альфа и бета). Статистическая обработка данных осуществлялась с помощью L-критерия тенденций Пейджа и парного критерия Т-Вилкоксона. В результате получено достоверное нарастание медленно-волновой ритмики и снижение ЭЭГ-мощности альфа-ритма во время процедуры и после нее, а также перераспределение зон активности в головном мозге. Данные изменения характерны для физиологического сна. Кратковременная ингаляция ксенон-кислородной смесью (70 % ксенона и 30 % кислорода) обладает седативным эффектом, что может быть использовано при проведении лечебных и диагностических процедур.
Ксенон относится к инертным газам, которые в организме человека не вступают в биохимические реакции и не образуют соединений. В то же время описано взаимодействие ксенона с молекулами воды с образованием так называемых клатратных соединений, которые могут оказывать существенное влияние на функциональное состояние организма за счет депонирования различных субстанций [1]. Известно также о растворимости ксенона в липидах и взаимодействии ксенона с белками, ионами хлора и водорода, а также катионами HCO+, HN2+ и HNCH+.
Ксенон используется в качестве ингаляционного анестетика при проведении различных оперативных вмешательств, в том числе нейрохирургических операций [4] и операций высокого риска [5]. Масочные ксенон-кислородные ингаляции применяются для анальгезии при болевом синдроме, обусловленном различными факторами [6], а также при кратковременных хирургических манипуляциях (венесекция, грыжесечение, перевязки ожоговых пациентов и др.) [7]. При концентрации от 20 до 50 % ксенона сохраняются спонтанное дыхание, сознание и контакт с пациентом. При более высокой концентрации ксенона сознание может также сохраняться в течение короткого промежутка времени (несколько минут), затем наступает хирургическая стадия наркоза, т. к. минимальная альвеолярная концентрация ксенона (МАК) составляет, по различным данным, от 55 до 70 % [8]. В то же время при концентрации ксенона 50–70 % можно ожидать большей выраженности анальгетического эффекта, что является важным условием при проведении инвазивных вмешательств, поэтому в задачи данного исследования входило изучение влияния кратковременной ингаляции ксенон-кислород- ной смесью с содержанием ксенона 70 % на функциональное состояние головного мозга.
Параметры различных характеристик биопотенциалов коры головного мозга (в частности, показатели мощности ЭЭГ) являются надежными маркерами состояния пациента при физическом утомлении, психоэмоциональном стрессе и могут служить для оценки эффективности проведенных лечебно-профилактических мероприятий [8—10]. В работах Николаева Л.Л. [11] и Рыловой А.В. и соавт. [12] показана целесообразность применения ЭЭГ для изучения воздействия ксенона на организм человека. Кроме того, с помощью анализа ЭЭГ доказана безопасность применения ксенона в качестве компонента общей анестезии во время нейрохирургических операций, выявлены схожие изменения биоэлектрической активности головного мозга при применении ксенона и пропофола [12]. Однако вопрос влияния ксенона на биоэлектрическую активность головного мозга остается недостаточно изученным, т. к. не проводились исследования моноанестезии ксеноном без использования дополнительных препаратов для премедикации и индукции, что и предопределило цель нашего исследования.
Цельисследования: изучить влияние ингаляции ксенон-кислородной смесью на биоэлектрическую активность головного мозга у здоровых добровольцев.
Методика
Ксенон-кислородные ингаляции были проведены однократно у 20 здоровых испытуемых в возрасте от 22 до 30 лет после получения информированного согласия и разрешения комиссии этического комитета ГБУЗ «ГВВ № 2 ДЗМ».
Для исследования биоэлектрической активности головного мозга при проведении процедуры ингаляции ксенон-кислородной смесью выполняли регистрацию биопотенциалов коры головного мозга с использованием электроэнцефалографа-анализатора ЭЭГА-21/26 «ЭНЦЕФАЛАН 131-03», который позволяет проводить отображение, мониторирование, запись и просмотр сигналов ЭЭГ с высоким разрешением и широким выбором скорости развертки и чувствительности, а также визуализацию маркеров функциональных проб и событий. ЭЭГ регистрировали от 14 стандартных отведений по международной системе 10–20 % фронтальных (F), центральных (C), темпоральных (T), париетальных (P) и окципитальных (O) областей обеих гемисфер неокортекса относительно референтных (ушных) электродов до и после процедуры. Производилось автоматическое подавление артефактов, связанных с горизонтальными и вертикальными движениями глаз, мышечной активностью, влиянием ЭКГ-сигнала. Для обработки ЭЭГ использовался метод спектрального анализа (на основе быстрого преобразования Фурье), который также позволяет оценивать функциональное состояние отдельных зон коры. Оценивали спектр мощности каждого диапазона ЭЭГ-ритмов (δ, θ, α и β) с определением δ-, θ-, α- и β-индексов (индекс — процент времени присутствия определенного вида ЭЭГ-активности за определенный период времени). Применение этого метода анализа дает возможность судить о функциональном состоянии коры головного мозга в целом, а также отдельных ее зон, что, в свою очередь, позволяет говорить о нейрофизиологических механизмах ответа центральной нервной системы на действие различных факторов.
Ингаляцию газовой смесью ксенон/кислород (70 % и 30 % соответственно) выполняли на аппарате «МИГи-АМЦ» (Россия). Контроль газового состава смеси осуществляли при помощи газоанализатора «ГКМ03-ИНСОФТ» (Россия). ЭЭГ регистрировалась непрерывно. Значения ЭЭГ-индексов оценивались до начала процедуры, во время процедуры и через 30 минут после ее окончания.
Статистическая обработка данных заключалась в оценке достоверности зафиксированных изменений с помощью непараметрических методов: L-критерия тенденций Пейджа и парного Т-критерия Вилкоксона.
Результаты и обсуждение
Электроэнцефалограмма отражает динамические процессы, происходящие в головном мозге, поэтому даже при отсутствии каких-либо внешних раздражителей в ней наблюдаются существенные изменения в виде синхронизации, десинхронизации, временных асимметрий, обусловленные спонтанными колебаниями уровня функциональной активности во время регистрации, поэтому в фоновом периоде отмечалась полиморфная активность различной амплитуды с наличием в спектре ЭЭГ α-, β-, θ- и δ-волн. Уже на начальных стадиях процедуры паттерн ЭЭГ претерпевал изменения, что выражалось в нарастании медленноволновой ритмики у испытуемых. Затем отмечалось нарастание относительной мощности медленноволновой активности с формированием локусов θ- и δ-ритма. Наиболее типичная их локализация отмечена в лобных долях, преимущественно слева.
Так, во время непосредственного вдыхания ксенона относительные значения мощности (ОЗМ) частот δ-2-диапазона превышают фоновые значения в среднем на 49 % (рис. 1), р ≤ 0,01 по Т-критерию Вилкоксона. В дальнейшем в течение 20–30 минут ЭЭГ-мощность δ-2-диапазона оставалась выше исходных значений в среднем на 12 %, р ≤ 0,05. Различия между измерениями значимы по L-критерию Пейджа, р ≤ 0,01, это говорит о том, что полученные данные образуют единый ряд достоверно отличающихся друг от друга значений.
Рис. 1. Изменения различий ЭЭГ-мощности в различных волновых спектрах под действием ингаляции ксенон-кислородной смеси (70/30) в течение 3 минут (%), n = 20, данные представлены в виде медианы
* — изменения достоверны по сравнению с исходными значениями, p
