Хабенула | |
---|---|
Идентификаторы | |
МеШ | Д019262 |
НейроИмена | 294 |
НейроЛекс ID | birnlex_1611 |
ТА98 | А14.1.08.003 |
ТА2 | 5662 |
ФМА | 62032 |
Анатомические термины нейроанатомии [править на Wikidata] |
Habenula (уменьшительное от латинского habena, что означает «вожжи ») — это небольшая двусторонняя нейронная структура в мозге позвоночных, которую также называют микроструктурой, поскольку она не больше горошины. Название «маленькая вожжа» описывает ее удлиненную форму в эпиталамусе , где она граничит с третьим желудочком и лежит перед шишковидной железой . [1]
Хотя это микроструктура, каждое ядро габенулы разделено на две отдельные области ядер, медиальную габенулу (MHb) и латеральную габенулу (LHb), обе из которых имеют разные нейронные популяции, входы и выходы. [2] [3] Медиальная габенула может быть подразделена на пять субъядер, латеральная габенула — на четыре субъядра. [4] Исследования показали морфологическую сложность в MHb и LHb. Различные входы в MHb различаются между различными субъядрами. [5] В двух областях ядер существует разница в экспрессии генов, дающая каждому из них разные функции. [6]
Хабенула — это консервативная структура среди позвоночных. У млекопитающих она высокосимметрична, а у рыб , амфибий и рептилий она высоко асимметрична по размеру, молекулярному составу и связям. [1] Ядра хабенулы являются основным компонентом путей лимбической системы . [1] Путь fasciculus retroflexus между хабенулой и межножковым ядром является одним из первых основных нервных путей , которые формируются в развивающемся мозге. [1]
Habenula — это центральная структура, которая соединяет области переднего мозга с областями среднего мозга и действует как центр или узел для интеграции эмоциональной и сенсорной обработки. [2] Она объединяет информацию из лимбической системы, сенсорных и базальных ганглиев для руководства соответствующими и эффективными ответами. [5] Habenula участвует в регуляции моноаминовых нейротрансмиттеров, в частности дофамина и серотонина. [2] [3] Оба эти нейротрансмиттера тесно связаны с тревожными расстройствами и поведением избегания. [2] Функции habenula также связаны с мотивацией, эмоциями, обучением и болью . [2] MHb играет важную роль в депрессии, стрессе, памяти и отмене никотина, а также в зависимости от кокаина, метамфетамина и алкоголя. [6] MHb показывает высокий уровень никотиновых ацетилхолиновых рецепторов (nAChR), которые участвуют во многих формах зависимости . Ранее их экспрессия была отмечена только в других структурах, связанных с зависимостью. Их экспрессия в MHb стала более поздним фокусом исследований. [6]
Каждое ядро габенулярного нерва имеет два отдела: медиальное ядро габенулярного нерва (MHb) и латеральное ядро габенулярного нерва (LHb). Исследования показали, что медиальное ядро габенулярного нерва можно разделить на пять субнуклеусов, а латеральное ядро габенулярного нерва — на четыре субнуклеуса. [4] Правое и левое ядра габенулярного нерва соединены друг с другом с помощью комиссуры габенулярного нерва . В этой области к мозгу прикреплена эпифизарная железа . [7] Медиальное ядро габенулярного нерва (MHb) получает связи от задней прозрачной перегородки и диагональной полосы Брока ; латеральное ядро габенулярного нерва получает афференты от латерального гипоталамуса , прилежащего ядра , внутреннего бледного шара , вентрального бледного шара и диагональной полосы Брока. [8] В целом, эта сложно взаимосвязанная область является частью дорсальной диэнцефальной проводящей системы (DDCS), отвечающей за передачу информации от лимбической системы к среднему мозгу , заднему мозгу и медиальной части переднего мозга . [9] [10]
Первичными областями входа в латеральную габенулу (LHb) являются латеральная преоптическая область (приносящая входные данные из гиппокампа и латеральной перегородки), вентральный бледный шар (приносящий входные данные из прилежащего ядра и медиодорсального ядра таламуса ) , латеральный гипоталамус , медиальная габенула и внутренний сегмент бледного шара ( приносящий входные данные из других структур базальных ганглиев ). [8]
Нейроны в латеральной части поводка являются «отрицательными по отношению к вознаграждению», поскольку они активируются стимулами, связанными с неприятными событиями, отсутствием вознаграждения или наличием наказания, особенно когда это непредсказуемо. [11] Информация о вознаграждении в латеральную часть поводка поступает из внутренней части бледного шара. [12]
Выходные сигналы латеральной части habenula направлены на дофаминергические регионы ( компактная часть черной субстанции и вентральная область покрышки ), серотонинергические регионы ( срединное ядро шва и дорсальное ядро шва ) и холинергическую область ( латеродорсальное ядро покрышки ). [8] Этот выходной сигнал ингибирует дофаминергические нейроны в компактной части черной субстанции и вентральной области покрышки, при этом активация в латеральной части habenula связана с их дезактивацией, и наоборот, дезактивация в латеральной части habenula связана с их активацией. [13] Латеральная часть habenula функционирует, чтобы противостоять действию латеродорсального ядра покрышки при приобретении реакций избегания , но не обработке избегания позже, когда это память, мотивация или ее выполнение. [14] Исследования показывают, что латеральная часть habenula может играть решающую роль в принятии решений. [15]
Также была показана связь между аномальной активностью LHb и депрессией. [16]
Медиальная габенула (MHb) получает соединения от задней прозрачной перегородки и диагональной полосы Брока . [8] Входные сигналы в медиальную габенулу поступают из различных областей и переносят ряд различных химических веществ. Большинство нейронных проекций к MHb поступают из септальной области . [5] Входные области включают септальные ядра (nucleus fimbrialis septi и nucleus triangularis septi); дофаминергические входные сигналы от интерфасцикулярного ядра вентральной области покрышки, норадренергические входные сигналы от голубого пятна и ГАМКергические входные сигналы от диагональной полосы Брока . Медиальная габенула посылает выходные сигналы глутамата , вещества P и ацетилхолина в околоводопроводное серое вещество через межножковое ядро , а также в шишковидную железу. [17] [18]
Асимметрия в габенуле была впервые отмечена в 1883 году Николаусом Гороновичем. [7] Различные виды демонстрируют лево-правую асимметричную дифференциацию нейронов габенулы. У многих рыб и амфибий габенула с одной стороны значительно больше и лучше организована в отдельные ядра в дорсальном промежуточном мозге, чем ее меньшая пара. Сторонность такой дифференциации (более ли развита левая или правая) варьируется в зависимости от вида. У птиц и млекопитающих , однако, обе габенулы более симметричны (хотя и не полностью) и состоят из медиального и латерального ядра с каждой стороны, что у рыб и амфибий эквивалентно дорсальной габенуле и вентральной габенуле соответственно. [19] [8] [20]
У некоторых рыб ( миноги и костистые рыбы ) аксоны митральных клеток (главных обонятельных нейронов) проецируются исключительно в правое полушарие хабенулы асимметричным образом. Сообщается, что дорсальная хабенула (DHb) функционально асимметрична с преобладанием обонятельных реакций в правом полушарии. Было также показано, что нейроны DHb спонтанно активны даже при отсутствии обонятельной стимуляции. Эти спонтанно активные нейроны DHb организованы в функциональные кластеры, которые, как предполагалось, управляют обонятельными реакциями. [21]
Предполагается, что эти ядра участвуют в регуляции моноаминов, таких как дофамин и серотонин . [22] [23]
Ядра хабенулы участвуют в обработке боли, репродуктивном поведении, питании, циклах сна и бодрствования , реакциях на стресс и обучении. Недавние демонстрации с использованием фМРТ [24] и электрофизиологии отдельных единиц [13] тесно связали функцию латеральной хабенулы с обработкой вознаграждения, в частности, в отношении кодирования отрицательной обратной связи или отрицательного вознаграждения. Мацумото и Хикосака предположили в 2007 году, что эта награда и информация о вознаграждении-отрицательном в мозге может «вырабатываться посредством взаимодействия между латеральной хабенулой, базальными ганглиями и моноаминергическими (дофаминергическими и серотонинергическими) системами» и что латеральная хабенула может играть ключевую роль в этой «интегративной функции». [13] Затем Бромберг-Мартин и др. (2011) подчеркнули, что нейроны в латеральной хабенуле сигнализируют об ошибках положительной и отрицательной информации-предсказания в дополнение к ошибкам положительной и отрицательной награды-предсказания. [25]
Как медиальная, так и латеральная часть поводка показывают уменьшенный объем у пациентов с депрессией . Количество нейронных клеток также было уменьшено с правой стороны. [26] Такие изменения не наблюдаются у пациентов с шизофренией . [26] Глубокая стимуляция мозга основного афферентного пучка (т. е., stria medullaris thalami) латеральной части поводка использовалась для лечения депрессии, когда она тяжелая, затяжная и устойчивая к терапии. [27] [28]
В исследованиях на животных было показано, что всплеск активности, зависящий от рецептора N-метил-D-аспартата (NMDA), в латеральной части поводка связан с депрессией [29] , и было показано, что общий анестетик кетамин блокирует эту активность, действуя как антагонист рецептора [30] . Кетамин стал предметом многочисленных исследований после того, как продемонстрировал быстродействующие антидепрессивные эффекты у людей (в дозе 0,5 мг/кг массы тела). [31]
Недавние исследования ядер хабенулы начали связывать структуру с текущим настроением организма, чувством мотивации и распознаванием вознаграждения. [32] Ранее LHb был идентифицирован как сигнал «анти-вознаграждения», но недавние исследования показывают, что LHb помогает идентифицировать предпочтение, помогая мозгу различать потенциальные действия и последующие решения по мотивации. [33] В исследовании с использованием модели обусловливания Павлова результаты показали увеличение реакции хабенулы. [34] Это увеличение совпало с условными стимулами, связанными с более аверсивными наказаниями (например, электрическим током). [34] Поэтому исследователи предполагают, что ингибирование или повреждение LHb, приводящее к неспособности обрабатывать такую информацию, может привести к случайному мотивационному поведению. [33] [34]
LHb особенно важен для понимания взаимосвязи вознаграждения и мотивации, поскольку это касается аддиктивного поведения. [32] LHb ингибирует дофаминергические нейроны, уменьшая высвобождение дофамина. [35] Было установлено несколькими исследованиями на животных, что получение вознаграждения совпало с повышенным уровнем дофамина, но как только животное усвоило усвоенную ассоциацию, уровень дофамина оставался повышенным, снижаясь только при удалении вознаграждения. [20] [23] [32] [35] Таким образом, уровень дофамина увеличивался только при непредсказуемом вознаграждении и с «ошибкой положительного прогноза». [20] Более того, было установлено, что удаление ожидаемого вознаграждения активировало LHb, ингибировало уровень дофамина. [20] Это открытие помогает объяснить, почему наркотики, вызывающие зависимость, связаны с повышенным уровнем дофамина. [20]
По данным Национального института по борьбе со злоупотреблением наркотиками , одна из пяти предотвратимых смертей в Соединенных Штатах вызвана употреблением табака . [36] Никотин — это вызывающий привыкание наркотик, содержащийся в большинстве табачных изделий, и легко всасывается в кровоток организма. [36] Несмотря на распространенные заблуждения относительно расслабляющего эффекта табака и употребления никотина, поведенческие испытания на животных продемонстрировали, что никотин оказывает анксиогенное действие. [37] Никотиновые ацетилхолиновые рецепторы (nAChR) были идентифицированы как основное место активности никотина и регулируют последующую клеточную поляризацию. [38] nAChR состоят из ряда субъединиц α и β и находятся как в LHb, так и в MHb, где, как показывают исследования, они могут играть ключевую роль в поведении зависимости и отмены. [38] [39]
Хабенулярная спайка — хорошо сохранившаяся структура, которая появилась у позвоночных более 360 миллионов лет назад. [4] Хабенулярная спайка была впервые описана в 1555 году Андреасом Везалием [40] , а ядра хабенулы — в 1872 году Теодором Германом Мейнертом . [41]