Гипоталамус. Физиология и функции гипоталамуса

Эпилепсия

Что такое подкорковые функциональные центры гипоталамуса

Скопления нейронов головного мозга в области гипоталамуса отвечают за поддержание постоянной внутренней среды – гомеостаз. Для этого они анализируют состав крови, протекающий в артериях, и отдают команды железам внутренней секреции через гипофиз. Выделяемые гормоны меняют интенсивность обмена, формируют поведение человека, а также гипоталамус напрямую контролирует автономную нервную систему.

Гипоталамические центры считаются главным координатором автономных реакций организма. Благодаря их работе человек может жить в коматозном состоянии без активности коры головного мозга. Такой уровень жизни называется вегетативным, так же, как и часть нервной системы, поддерживающей самостоятельную, независимую жизнь.

Взаимосвязь между раздражением задней области гипоталамуса и реакциями симпатического отдела нервной системы была обнаружена давно. Ее активизация сопровождается:

  • учащением дыхания;
  • ускорением и усилением сердцебиения;
  • повышением давления крови;
  • расширением зрачков;
  • торможением сокращений кишечника.

Также установлено, что передняя часть отвечает за активность парасимпатического отдела. Ее возбуждение вызывает прямо противоположные эффекты.

Дальнейшее изучение обнаружило, что четкого разделения функций между ними нет, а гипоталамус использует симпатические и парасимпатические реакции в зависимости от потребности в них организма. То есть, образно говоря, выбирает, за какую нить потянуть, чтобы получить нужный результат.

Гипоталамусом контролируется пищевое поведение. Его ядра могут «измерить» концентрацию сахара крови, уровень инсулина, степень наполнения желудка. Если разрушены латеральные (боковые) зоны голода, то это приводит к полному отказу от пищи, а при воздействии на них слабого электрического тока они заставляют человека есть после обильного приема пищи.

Медиальные (срединные) центры отвечают за насыщение, если они повреждены (воспаление, инсульт), то пациент перестает испытывать сытость, сколько бы пищи не было поглощено. Центры голода и насыщения оказывают друг на друга тормозящее влияние.

При воздействии на ядра, расположенные неподалеку от клеток, вырабатывающих вазопрессин, возникает ощущение жажды. Если в этой зоне имеется повреждение, то человек полностью перестает ее испытывать, вне зависимости от концентрации крови. Установлено, что с возрастом чувствительность нейронов слабеет, и пожилые люди редко чувствуют сильную жажду.

В норме нейроны центра оценивают содержание солей в кровеносном русле, уровень вазопрессина (регулирует водно-солевой обмен), а также получают импульсы от осморецепторов. Так называют белки, реагирующие на осмотическое давление крови, то есть ее густоту.

Терморегуляции

Гипоталамус обеспечивает равновесие между процессами образования тепла и теплоотдачей. Для этого в нем имеется два соответствующих центра. При перегревании активизируется передняя зона, она стимулирует:

  • расширение сосудов кожи;
  • потоотделение;
  • частое дыхание.

Информация о внешней среде поступает в центр от терморецепторов, которые находятся на самой поверхности кожного покрова, а также и в более глубоких слоях. Внутренняя температура оценивается такими «детекторами» в стенке сосуда и расположенными непосредственно в ткани мозга.

Они могут реагировать и на токсины бактерий, вещества, вызывающие воспаление (цитокины). При разрушении этих ядер будет перегревание организма. Зона теплопродукции относится к задней области гипоталамуса.

При снижении температуры:

  • увеличивается скорость образования энергии;
  • повышается мышечный тонус;
  • сосуды кожи сужаются.

Если клетки повреждены, то человек теряет способность переносить охлаждение тела.

При опухоли, воспалении мозговой ткани и сосудистых болезнях в гипоталамической области нарушается продолжительность сна, соотношение коротких и длинных фаз, с трудом происходит засыпание. Некоторые повреждения клеток могут вызывать летаргический сон.

В передней части гипоталамуса находится центр сна, а в задней расположены клетки, отвечающие за бодрствование и пробуждение. Гипоталамус выполняет роль внутренних часов организма. Для этого он взаимодействует с эпифизом, выделяющим гормон сна – мелатонин.

У мужчин в средней части гипоталамуса клетки в постоянном ритме синтезируют гонадолиберины. Эти гормоны через гипофиз стимулируют половую активность. У женщин, помимо этого, существует и циклический центр в передней зоне, он отвечает за ритмичность менструаций.

В задней гипоталамический области обнаружен центр удовольствия. Его активность вызывает чувство радости, наслаждения при половых контактах. Импульсы в эти центры поступают от половых желез (яичек и яичников), а также из эрогенных зон при их стимуляции.

Агрессия и оборона

Если перерезаны пути, ведущие от гипоталамуса к стволу мозга, то человек полностью лишается способности проявлять агрессию. Реакции такого типа не имеют точной проекции, так как они в эксперименте вызваны раздражением нескольких гипоталамических зон. Предположительно, каждая из них отвечает за разные проявления:

  • чувство страха;
  • инстинкт самосохранения;
  • достижение лидерства в группе;
  • отрицательные эмоции – вспыльчивость, гнев;
  • выбор поведения – бегство или нападение, оборона;
  • агрессия без эмоциональных проявлений (пример – «холодный» гнев);
  • насилие с ощущением радости.

На возбудимость центра агрессии большое влияние оказывает уровень тестостерона в крови, а также присутствие тормозящего влияния коры головного мозга. При повреждении связи гипоталамуса и коркового слоя мозга человек теряет способность к контролю своего негативного поведения, для него утрачивает смысл представление о морали и запретах, принятых в обществе.

Анатомические особенности

Хотя функциональная активность гипоталамуса изучена достаточно хорошо, на сегодняшний день нет достаточно четких анатомических границ, определяющих гипоталамус. Строение с точки зрения анатомии и гистологии связано с формированием обширных нейрональных связей гипоталамической области с другими отделами головного мозга.

Так, гипоталамус находится в субталамической области (ниже таламуса, отчего и происходит его название) и принимает участие в формировании стенок и дна третьего желудочка головного мозга. Терминальная пластинка анатомически образует переднюю границу гипоталамуса, а его задняя граница образована гипотетической линией, проходящей от задней спайки головного мозга до хвостового отдела сосцевидных тел.

Несмотря на свои небольшие размеры, структурно гипоталамическая область подразделяется на несколько меньших анатомо-функциональных областей. В нижней части гипоталамуса выделяются такие структуры, как серый бугор, воронка и срединное возвышение, а нижняя часто воронки переходит анатомически в ножку гипофиза.

Гипоталамус в регуляции функции сердечно-сосудистой системы

На сегодняшний день экспериментальным путем показано, что электростимуляция различных гипоталамических областей может приводить к возникновению любого из известных нейрогенных воздействий на сердечно-сосудистую систему. В частности, стимулируя центры гипоталамуса, можно добиться увеличения или снижения уровня артериального давления, увеличения или снижения частоты сердечных сокращений.

При этом показано, что в различных областях гипоталамуса данные функции организованы по реципрокному типу (то есть существуют центры, ответственные за повышение артериального давления, и центры, ответственные за его снижение): стимуляция латеральной и задней гипоталамической области приводит к увеличению уровня артериального давления и частоты сердечных сокращений, в то время как стимуляция гипоталамуса в области зрительного перекреста способна вызывать прямо противоположные эффекты.

Анатомической основой регуляторных влияний такого типа служат специфические центры, регулирующие деятельность сердечно-сосудистой системы, расположенные в ретикулярных областях моста и продолговатого мозга, и обширные нейронный связи, проходящие от них в гипоталамус. Функции регуляции как раз и обеспечиваются за счет тесного обмена информацией между данными областями головного мозга.

Гормоны гипоталамуса

Гипоталамическая область выделяет высокоспецифические и биологически активные вещества, которые получили название «гормоны гипоталамуса». Слово «гормон» происходит от греческого «возбуждаю», т. е. гормоны представляют собой высокоактивные биологические соединения, которые в наномолярных концентрациях способны приводить к значительным физиологическим изменениям в организме. Давайте рассмотрим, какие гормоны выделяет гипоталамус, что это такое и какова их регуляторная роль в функциональной активности всего организма.

По своей функциональной активности и точке приложения гипоталамические гормоны подразделяются на следующие группы:

  • рилизинг-гормоны, или либерины;
  • статины;
  • гормоны задней доли гипофиза (вазопрессин или антидиуретический гормон и окситоцин).

Функционально рилизинг-гормоны влияют на активность и выброс гормонов клетками передней доли гипофиза, увеличивая их продукцию. Гормоны-статины выполняют прямо противоположную функцию, останавливая продукцию биологически активных веществ. Гормоны задней доли гипофиза на самом деле вырабатываются в супраоптическом и паравентрикулярном ядрах гипоталамуса, а затем по аксонным терминалям транспортируются в заднюю область гипофиза.

Таким образом, гормоны гипоталамуса являются своего рода контролирующими элементами, которые регулируют продукцию других гормонов. Либерины и статины регулируют выработку тропных гормонов гипофиза, которые, в свою очередь, оказывают воздействие на органы-мишени. Давайте рассмотрим основные функциональные моменты гипоталамической области, или за что отвечает гипоталамус в организме.

Заболевания гипоталамуса

Патогенетически все болезни гипоталамуса подразделяются на три большие группы, в зависимости от особенностей выработки гормонов. Так, выделяют заболевания, связанные с повышенной гормональной продукцией гипоталамуса, с пониженной гормональной продукцией, а также с нормальным уровнем выработки гормонов.

Наиболее распространенной причиной, приводящей к появлению клинической симптоматики, является возникновение аденомы – доброкачественной опухоли из железистой ткани гипофиза. При этом, как правило, ее возникновение сопровождается увеличением гормональной продукции с соответствующим типичным проявлением клинической симптоматики.

Среди типичных поражений гипоталамуса следует отметить пролактиному – гормонально активную опухоль, вырабатывающую пролактиин. Данное патологическое состояние сопровождается постановкой клинического диагноза гиперпролактинемии и является наиболее характерным для женского пола. Повышенная продукция данного гормона приводит к нарушениям менструального цикла, появлениям расстройств половой сферы, сердечно-сосудистой системы и др.

Другим грозным заболеванием, связанным с нарушением функциональной активности гипоталамо-гипофизарной системы, является гипоталамический синдром. Данное состояние характеризуется не только гормональным дисбалансом, но и появлением расстройств со стороны вегетативной сферы, нарушения обменных и трофических процессов. Диагностика данного состояния порой бывает крайне затруднительна, так как отдельные симптомы маскируются под симптоматику других заболеваний.

Участие гипоталамической области в поддержании постоянства температуры тела

Давайте рассмотрим, какие ядра входят в гипоталамус, что это такое, и на какие группы они подразделяются. Так, под ядрами в центральной нервной системе подразумевают скопление серого вещества (тел нейронов) в толще белого вещества (аксонных и дендритных терминалей – проводящих путей). Функционально ядра обеспечивают переключение нервных волокон с одних нервных клеток на другие, а также анализ, переработку и синтез информации.

Анатомически выделяется три группы скоплений тел нейронов, образующих ядра гипоталамуса: передняя, средняя и задняя группы. На сегодняшний день точное количество ядер гипоталамуса установить достаточно сложно, так как в различных отечественных и зарубежных литературных источниках приводятся разные данные относительно их числа.

Передняя группа гипоталамических ядер включает в себя супраоптическое и паравентрикулярные ядра, в среднюю группу ядер, соответствующую области воронки и серого бугра, входят латеральные ядра, а также дорсомедиальное, туберальное и вентромедиальные ядра, а в состав задней группы входят сосцевидные тела и задние ядра.

Ядерные образования гипоталамической области принимают непосредственное участие в регуляции и поддержании постоянства температуры тела. В преоптической области расположена группа нейронов, которые ответственны за постоянный мониторинг температуры крови.

При повышении температуры протекающей крови данная группа нейронов способна увеличивать импульсацию, передавая информацию в другие структуры головного мозга, тем самым запуская механизмы теплоотдачи. При снижении температуры крови импульсация от нейронов уменьшается, что обусловливает запуск процессов теплопродукции.

Участие гипоталамуса в регуляции водного баланса организма

Водно-солевой баланс организма, вазопрессин, гипоталамус – что это такое? Ответ на эти вопросы – далее в данном разделе. Гипоталамическая регуляция водного баланса организма осуществляется двумя основными путями. Первый из них заключается в формировании чувства жажды и мотивационной составляющей, которая включает поведенческие механизмы, приводящие к удовлетворению возникшей потребности. Второй путь заключается в регуляции потери жидкости организмом с мочой.

Локализован центр жажды, обуславливающий формирование одноименного чувства, в латеральной гипоталамической области. При этом чувствительные нейроны данной области постоянно отслеживают не только уровень электролитов в плазме крови, но и осмотическое давление, и при увеличении концентрации обуславливают формирование чувства жажды, что приводит к формированию поведенческих реакций, направленных на поиск воды.

После того как вода найдена и чувство жажды удовлетворено, осмотическое давление крови и электролитный состав нормализуются, что возвращает импульсацию нейронов к норме. Таким образом, роль гипоталамуса сводится к формированию вегетативной основы поведенческих механизмов, направленных на удовлетворение возникающих алиментарных потребностей.

Регуляция потери или выделения воды организмом через почки лежит на так называемых супраоптических и паравентрикулярных ядрах гипоталамуса, которые отвечают за выработку гормона под названием вазопрессин, или антидиуретический гормон. Как следует из самого названия, данный гормон регулирует количество реабсорбируемой воды в собирательных трубочках нефронов.

При этом синтез вазопрессина осуществляется в вышеупомянутых ядрах гипоталамуса, и далее по аксонным терминалям он транспортируется в заднюю часть гипофиза, где сохраняется до необходимого момента. В случае необходимости задняя доля гипофиза выделяет данный гормон в кровь, что увеличивает реабсорбцию воды в почечных канальцах и приводит к увеличению концентрации выделяемой мочи и снижению уровня электролитов в крови.

Участие гипоталамуса в регуляции сократительной активности матки

Нейронами паравентрикулярных ядер осуществляется выработка такого гормона, как окситоцин. Данный гормон отвечает за сократимость мышечных волокон матки во время родов, а в послеродовом периоде – за сократимость молочных протоков грудных желез. К концу беременности, ближе к родам, на поверхности миометрия происходит увеличение специфических рецепторов к окситоцину, что увеличивает чувствительность последнего к гормону.

В момент родов высокая концентрация окситоцина и чувствительность к нему мышечных волокон матки способствуют нормальному протеканию родовой деятельности. После родов, когда малыш берет сосок, это приводит к стимуляции продукции окситоцина, что обуславливает сокращение молочных протоков грудных желез и выделению молока.

Кроме этого, при отсутствии беременности и грудного вскармливания, а также у лиц мужского пола, данный гормон отвечает за формирование чувства любви и симпатии, за что и получил свое второе название – «гормон любви» или «гормон счастья».

Несмотря на свои маленькие размеры, составляющие всего несколько кубических сантиметров, гипоталамус принимает участие в регуляции поведенческой активности и эмоционального поведения, входя в состав лимбической системы. При этом гипоталамус имеет обширные функциональные связи со стволом мозга и ретикулярной формацией среднего мозга, с передней таламической областью и лимбическими частями коры больших полушарий, воронкой гипоталамуса и гипофиза для осуществления и координации секреторной и эндокринной функций последнего.

Участие гипоталамуса в формировании чувства голода и насыщения

В латеральной гипоталамической области располагаются специфические центры, организованные по реципрокному типу, отвечающие за формирование чувства жажды и насыщения. Экспериментальным путем было показано, что электростимуляционное раздражение центров, ответственных за формирование чувства голода, приводит к появлению поведенческой реакции поиска и употребления пищи даже у сытого животного, а раздражение центра насыщения – к отказу от еды животного, которое голодало в течение нескольких дней.

Гипоталамус. Физиология и функции гипоталамуса

При поражении латеральной гипоталамической области и центров, ответственных за формирование чувства голода, может возникнуть так называемое голодание, которое приводит к смерти, а при патологии и двустороннем поражении вентромедиальной области возникает неуемный аппетит и отсутствие чувства насыщения, что приводит к формированию ожирения.

Гипоталамус в области сосцевидных тел также принимает участие в формировании поведенческих реакций, связанных с пищей. Раздражение данной области приводит к появлению таких реакций, как облизывание губ и глотание.

Заключение

Таким образом, гипоталамус, функции которого в обеспечении жизнедеятельности сложно переоценить, представляет собой высший интегративный центр, ответственный за контроль вегетативных функций организма, а также поведенческих и мотивационных механизмов. Находясь в сложных взаимоотношениях с остальными отделами головного мозга, гипоталамус принимает участие в контроле практически всех жизненно важных констант организма, а его поражение нередко приводит к появлению тяжелых заболеваний и смерти.

Оцените статью
Adblock detector