Нервная система

Ствол мозга

Центр дыхания, сердечного ритма и сознания — мост между мозгом и телом.

Что такое ствол мозга

Ствол мозга — эволюционно древнейшая часть центральной нервной системы (ЦНС — головного и спинного мозга). Он расположен в основании черепа, соединяет головной мозг со спинным и содержит центры, без которых жизнь невозможна ни секунды: дыхание, сердечный ритм, артериальное давление, глотание, кашель.

В отличие от коры больших полушарий (наружного слоя мозга, отвечающего за мышление), ствол не отвечает за мышление или личность. Его задача проще и важнее: поддерживать базовые функции организма и служить магистралью, по которой все сигналы между мозгом и телом проходят в обоих направлениях. Все восходящие (идущие от тела к мозгу) и нисходящие (от мозга к телу) пути проходят через ствол — другого маршрута у них нет.

Клинически ствол мозга — самая критичная зона ЦНС. Здесь даже небольшое повреждение (инсульт — острое нарушение кровоснабжения участка мозга; опухоль; травма) может быть смертельным или глубоко инвалидизирующим не потому, что затронута большая площадь, а потому, что структуры расположены крайне плотно, а жизненные центры — незаменимы.

⚠️

Граница определения. В строгом анатомическом смысле ствол мозга — это три отдела: продолговатый мозг, мост и средний мозг. В широком смысле в него иногда включают промежуточный мозг (таламус — «передаточную станцию» сигналов — и гипоталамус, управляющий гормонами и вегетативными функциями) и мозжечок. Здесь используется строгое определение: три отдела, от большого затылочного отверстия (отверстия в основании черепа, где мозг переходит в спинной) до промежуточного мозга.

Общий план строения

Ствол мозга — продолжение спинного мозга, который расширяется и усложняется по мере подъёма. Общая длина ствола у взрослого — около 7–8 см. Все три отдела объединены общими принципами организации:

Серое вещество (скопления тел нервных клеток) здесь не компактное, как в спинном мозге, а разбросано отдельными ядрами — обособленными скоплениями нейронов, каждое со своей функцией.
Белое вещество (пучки отростков нейронов, покрытых жировой изоляцией — миелином) образует мощные проводящие пути, идущие транзитом (насквозь, без переключения) между корой и спинным мозгом.
Ретикулярная формация — сеть нейронов, пронизывающая весь ствол от продолговатого мозга до таламуса. Обсуждается ниже отдельно.
Ядра черепных нервов — в стволе расположены ядра десяти из двенадцати пар черепных нервов (нервов, отходящих напрямую от мозга; все, кроме I — обонятельного и II — зрительного). Подробнее — в разделе «Периферическая НС».

Сзади ствол граничит с мозжечком (отделом, отвечающим за координацию движений и равновесие), а между ними находится четвёртый желудочек — полость, заполненная цереброспинальной (спинномозговой) жидкостью, которая омывает и защищает мозг. На уровне среднего мозга он сужается в узкий канал — водопровод мозга (сильвиев водопровод), соединяющий четвёртый желудочек с третьим (полости мозга образуют единую систему, по которой циркулирует эта жидкость).

Продолговатый мозг

Продолговатый мозг (medulla oblongata) — самый нижний отдел, длиной около 3 см. Он непосредственно переходит в спинной мозг на уровне большого затылочного отверстия, и граница между ними условна.

Ключевые структуры:

Пирамиды

Парные валики на передней поверхности — здесь проходит кортикоспинальный тракт (главный путь произвольных движений от коры к мышцам). В нижней части продолговатого мозга волокна перекрещиваются (перекрёст пирамид — переход на противоположную сторону): именно поэтому левое полушарие управляет правой половиной тела, и наоборот.

Оливы

Парные образования по бокам от пирамид. Связаны с мозжечком и участвуют в двигательном обучении и тонкой настройке движений — особенно в координации точных движений руки.

Ядра черепных нервов

Здесь расположены ядра IX (языкоглоточного), X (блуждающего), XI (добавочного) и XII (подъязычного) нервов. Отсюда выходят волокна, управляющие глоткой, гортанью, языком и внутренними органами.

Ядро одиночного пути

Главный висцеральный центр (обрабатывающий сигналы от внутренних органов). Получает сигналы от барорецепторов (датчиков давления в сосудах) и хеморецепторов (датчиков уровня кислорода и углекислого газа в крови) через IX и X нервы. Отсюда начинаются рефлексы, регулирующие давление и дыхание в реальном времени.

Продолговатый мозг содержит жизненно важные центры, повреждение которых при отсутствии поддержки несовместимо с жизнью: дыхательный, сосудодвигательный (управляющий тонусом сосудов и давлением) и сердечный. Именно поэтому травма верхних шейных отделов или нижнего отдела ствола смертельна — здесь нет «запасных» зон, способных взять на себя эти функции.

Мост

Мост (pons, варолиев мост — по имени анатома Костанцо Варолио) — средний отдел ствола, длиной около 2,5 см. Он выступает вперёд характерным округлым «брюхом», за которое и получил название.

Функции и структуры:

Ядра V (тройничного), VI (отводящего), VII (лицевого) и VIII (преддверно-улиткового) нервов. Здесь же начинаются многочисленные волокна, идущие к мимическим мышцам (мышцам лица), мышцам глаз и органам слуха.
Собственные ядра моста — крупные скопления нейронов, которые принимают сигналы от коры и передают их в мозжечок через средние ножки мозжечка (толстые пучки волокон, связывающие мост с мозжечком). Это ключевая точка связи коры с мозжечком: именно здесь двигательные планы коры превращаются в команды, корректируемые мозжечком.
Пневмотаксический центр — часть дыхательного центра, расположенная в верхней части моста. Он регулирует переключение вдоха на выдох, задавая частоту дыхания. Без него дыхание становится судорожным и редким.

🫁

Дыхательный центр — не одна точка, а распределённая сеть. Центры вентиляции (управления дыханием) распределены между продолговатым мозгом и мостом: дорсальная (задняя) группа в продолговатом мозге запускает вдох, вентральная (передняя) управляет выдохом и форсированным (усиленным) дыханием, пневмотаксический центр моста задаёт ритм, а центральные хеморецепторы в стволе следят за уровнем CO₂ (углекислого газа) и pH (кислотности крови). Главный стимул дышать — не недостаток кислорода, а избыток углекислого газа: именно на него в первую очередь реагирует ствол.

Средний мозг

Средний мозг (mesencephalon) — верхний отдел ствола, самый короткий (около 2 см). Здесь проходят все нисходящие пути к спинному мозгу и восходящие — к таламусу, плюс расположены структуры, критичные для движения, зрения и слуха.

Четверохолмие

На задней поверхности среднего мозга расположены четыре бугорка — четверохолмие (tectum, «крыша»):

Верхние холмики — обрабатывают зрительные сигналы и запускают ориентировочные рефлексы: поворот головы и глаз к внезапно появившемуся объекту.
Нижние холмики — слуховые ориентировочные рефлексы: поворот головы к источнику звука, вздрагивание при резком шуме.

Чёрная субстанция

Чёрная субстанция (substantia nigra) — скопление дофаминовых нейронов (вырабатывающих дофамин — нейромедиатор, участвующий в управлении движениями и мотивации), участвующих в регуляции движений. Своё название она получила за характерный тёмный пигмент (нейромеланин). Дегенерация (постепенная гибель) дофаминовых нейронов чёрной субстанции — ключевой механизм болезни Паркинсона: к моменту появления первых симптомов (тремор — дрожание, скованность, замедление движений) теряется около 60–80% этих нейронов.

Красное ядро

Красное ядро (nucleus ruber) — крупное ядро, связанное с мозжечком и корой. Даёт начало руброспинальному тракту (пути от красного ядра к спинному мозгу) и участвует в координации движений, особенно верхних конечностей. У человека менее значимо, чем у других млекопитающих, — большую часть работы берёт кортикоспинальный тракт.

Черепные нервы ствола

Из ствола выходят десять из двенадцати пар черепных нервов. Их ядра (скопления нейронов, откуда начинается или где заканчивается нерв) распределены по отделам строго по порядку:

Средний мозг

Ядра III (глазодвигательного) и IV (блокового) нервов — движения глазного яблока, поднятие века, сужение зрачка.

Мост

Ядра V (тройничного), VI (отводящего), VII (лицевого), VIII (преддверно-улиткового) — жевание, мимика, слух, равновесие, движения глаза.

Продолговатый мозг

Ядра IX (языкоглоточного), X (блуждающего), XI (добавочного), XII (подъязычного) — глотка, гортань, язык, внутренние органы.

Тройничный нерв — исключение

Его ядра растянуты по всем трём отделам: мезэнцефалическое ядро в среднем мозге, главное сенсорное — в мосте, спинальное ядро спускается в продолговатый мозг. Поэтому V нерв не привязан к одному уровню ствола.

Ретикулярная формация и сознание

Ретикулярная формация (от латинского reticulum — «сеточка») — сеть нейронов, пронизывающая весь ствол мозга. Она не имеет чётких границ и состоит из десятков мелких ядер, связанных друг с другом и почти со всеми отделами ЦНС. Её роль невозможно переоценить: именно здесь формируются уровень бодрствования, внимание и мышечный тонус.

Ключевая функция — восходящая активирующая система (ARAS, от английского ascending reticular activating system — восходящая ретикулярная активирующая система). Её волокна идут от ствола к коре и таламусу, поддерживая состояние бодрствования. Кора сама по себе не может «включиться» — ей нужен постоянный активирующий сигнал снизу.

💤

Почему повреждение ствола вызывает кому. Сознание зависит не только от коры, но и от потока активирующих сигналов из ретикулярной формации. Поэтому обширное повреждение коры может сохранить стволовые функции (дыхание, сердцебиение), а маленькое повреждение ствола в зоне ретикулярной формации — полностью выключить сознание. Кома (глубокая утрата сознания, из которой человека невозможно разбудить) — это разрыв связи «ствол → кора», а не «поломка» самой коры.

Нисходящие влияния ретикулярной формации регулируют мышечный тонус (постоянное лёгкое напряжение мышц, удерживающее позу), позу и автоматические движения. Она же участвует в модуляции (регулировании силы) боли: часть ретикулярных ядер входит в нисходящую антиноцицептивную (противоболевую) систему, которая может «приглушать» болевые сигналы на уровне спинного мозга.

Проводящие пути через ствол

Ствол — обязательный транзитный пункт для всех путей между корой и спинным мозгом. Ни один сигнал не минует его.

Восходящие пути

Спиноталамический тракт — боль и температура; проходит ствол транзитом к таламусу.
Медиальная петля (бульботаламический путь) — тактильное чувство, вибрация, проприоцепция (ощущение положения тела в пространстве). Здесь же, в продолговатом мозге, происходит перекрёст чувствительных путей: волокна из задних канатиков спинного мозга переходят на противоположную сторону.
Спиномозжечковые тракты — идут к мозжечку, частично переключаясь в стволе (в нижних и средних ножках мозжечка — пучках, связывающих ствол с мозжечком).

Нисходящие пути

Кортикоспинальный (пирамидный) тракт — проходит через ножки мозга (парные тяжи на передней поверхности среднего мозга), мост и пирамиды продолговатого мозга, где перекрещивается.
Кортикобульбарный (кортиконуклеарный) тракт — управляет черепными нервами. Идёт от коры к ядрам ствола, преимущественно двусторонне (к обеим сторонам сразу) — поэтому одностороннее поражение обычно не даёт полного паралича мимических или глоточных мышц.
Ретикулоспинальный, вестибулоспинальный, руброспинальный тракты — начинаются в стволе и управляют тонусом, позой и равновесием.

Жизненные центры ствола

Ствол содержит центры, которые работают непрерывно и не имеют сознательного контроля:

Дыхательный центр

Распределён между продолговатым мозгом и мостом. Генерирует базовый ритм дыхания, регулирует глубину и частоту. Управляется в первую очередь уровнем CO₂ и pH крови через центральные хеморецепторы (датчики химического состава крови в стволе).

Сосудодвигательный центр

Расположен в продолговатом мозге. Регулирует тонус сосудов и артериальное давление через симпатические волокна (нервы, мобилизующие организм). Здесь замыкается барорецепторный рефлекс: падение давления → мгновенное сужение сосудов и учащение сердца, возвращающие давление к норме.

Сердечный центр

Через блуждающий нерв (главный нерв покоя и восстановления) замедляет сердце, через симпатику — ускоряет. Работает в паре с сосудодвигательным центром, обеспечивая быструю адаптацию кровообращения к нагрузке и покою.

Защитные рефлексы

Кашель, чихание, глотание, рвота, слюноотделение, слезотечение, зрачковый рефлекс (сужение зрачка на свет) — всё это центры ствола. Они запускаются автоматически при раздражении слизистых и защищают дыхательные пути и желудочно-кишечный тракт (ЖКТ).

Именно потому, что дыхание управляется автоматически стволом, мы дышим во сне и не задумываемся об этом. И одновременно — потому, что дыхательные мотонейроны (двигательные нейроны, управляющие дыхательными мышцами) получают сигналы и сверху, от коры, — мы можем сознательно менять ритм дыхания. Это редкий пример системы, работающей на двух уровнях одновременно: автоматическом и произвольном.

Нарушения ствола

Бульбарный паралич

Поражение ядер IX, X и XII нервов в продолговатом мозге или самих нервов. Симптомы: нарушение глотания, речи (дизартрия — невнятность из-за слабости мышц, гнусавость), поперхивание, атрофия (истощение) мышц языка. При прогрессировании — дыхательная недостаточность, требующая неотложной помощи. «Бульбарный» — от латинского bulbus, устаревшего названия продолговатого мозга.

Альтернирующие синдромы

Классический признак поражения ствола («альтернирующий» — перекрёстный): на стороне очага — страдает черепной нерв, на противоположной — паралич или выпадение чувствительности тела. Например, синдром Валленберга (при поражении бокового отдела продолговатого мозга): головокружение, осиплость, нарушение глотания и потеря болевой чувствительности на лице со стороны очага плюс потеря боли и температуры на противоположной половине тела.

Синдром «запертого человека»

Повреждение вентральной (передней) части моста при сохранности ретикулярной формации. Пациент в полном сознании, но обездвижен и не может говорить — сохраняются только движения глаз, которыми он может общаться. Трагическая иллюстрация того, что сознание и двигательный контроль локализованы (расположены) по-разному.

Смерть мозга

Необратимая утрата функций ствола при сохраняющемся искусственном кровообращении. Клинически — отсутствие стволовых рефлексов (зрачкового — реакции зрачка на свет, роговичного — моргания при касании глаза, кашлевого), отсутствие самостоятельного дыхания. Именно ствол, а не кора, определяет юридический и клинический критерий смерти мозга, поскольку центры дыхания и кровообращения находятся здесь.

Связи с другими системами

Головной мозг: ствол — не просто «переходник» между корой и спинным мозгом, а активный модулятор (регулятор). Ретикулярная формация определяет уровень бодрствования коры, а мозжечок через ножки ствола корректирует её двигательные команды.
Вегетативная НС: ядра блуждающего нерва и сосудодвигательный центр расположены в стволе. Через них ствол управляет парасимпатической регуляцией (успокоением и восстановлением) сердца, лёгких и ЖКТ — и в значительной мере определяет вегетативный баланс организма (соотношение процессов мобилизации и восстановления).
Периферическая НС: десять из двенадцати черепных нервов отходят именно от ствола. Это делает его одновременно центральным органом и местом выхода большей части черепной периферии (нервов, идущих от мозга к голове и шее).
Дыхательная система: дыхательный центр ствола — автономный генератор ритма. Он получает сигналы от коры (произвольное дыхание), от хеморецепторов (уровень CO₂ и pH) и от лёгких (рефлекс растяжения — сигнал о том, что лёгкие наполнились) — и постоянно балансирует эти влияния.
Сердечно-сосудистая система: сосудодвигательный и сердечный центры ствола регулируют давление и пульс непрерывно. Остановка ствола означает остановку регуляции — падение давления и остановку сердца.

← Вернуться к «Нервная система»