Istota czarna

Istota czarna

Istota czarna to część śródmózgowia, która w dużej mierze odpowiada za koordynację ruchów mimowolnych. Swoją nazwę zawdzięcza ciemnemu zabarwieniu, które jest wynikiem obecności dużej liczby neuronów dopaminergicznych zawierających neuromelaniny, czyli substancje barwiące.
Uszkodzenia i zmiany w istocie czarnej powodują zaburzenia biochemii mózgu - głównie chodzi o zaburzenia ilości dopaminy, co jest przyczyną bardzo poważnych chorób, jak np. choroba Parkinsona.
 

Budowa

Istotę czarną dzieli się na substancję zbitą, która tworzy połączenia głównie z jądrami podstawnymi zaopatrując prążkowie w dopaminę i substancję siatkowatą, która sygnały z jąder podstawnych przekazuje do innych struktur mózgowych. Tę drugą i fragmenty gałki bladej uważa się niekiedy za jedną strukturę, której części zostały oddzielone torebką wewnętrzną. Warto zauważyć, że podobnie jak w gałce bladej, w istocie siakowatej występują głównie neurony GABAergiczne.
Substancja zbita natomiast bogata jest w neurony dopaminergiczne. Zadziwiające jest to, że neurony w tym regionie "zapalają się" znacznie częściej w sytuacji oczekiwania nagrody niż przy wykonywaniu ruchu.

 

Pętla motoryczna

Istota czarna jest jednym z elementów pętli motorycznej. Bezpośredniej, której zadaniem jest pobudzenie kory mózgowej i pośredniej, która hamuje jej aktywność. W obu przypadkach wszystko zaczyna się od pobudzenia prążkowia przez sygnały z kory. Na szlaku bezpośrednim neurony hamujące prążkowia wysyłają informację do gałki bladej i substancji siatkowatej istoty czarnej. Te kontaktują się następnie ze wzgórzem, które przekazuje sygnał pobudzający do kory.
Natomiast na szlaku pośrednim dochodzi do zmniejszenia aktywności kory mózgowej poprzez równorzędne przekazywanie sygnałów z tzw. niskowzgórza do wewnętrznej części gałki bladej i substancji siatkowatej oraz, na zasadzie sprzężenia zwrotnego, do zewnętrznej części gałki bladej. W ten sposób dochodzi do zahamowania jąder wzgórza i zmniejszenia aktywności kory.
Zaburzenie działania tych pętli zwykle prowadzi do akinezy charakterystycznej dla osób cierpiących na chorobę Parkinsona oraz do nadruchliwości u osób chorych na pląsawicę Huntingtona (Jezierska i Jezierski, 2011).
 

Uczenie się

Według wyników eksperymentów kilku zespołów badawczych istota czarna odgrywa rolę w uczeniu się niektórych zachowań (chodzi głównie o warunkowanie klasyczne). Okazuje się, że stymulacja neuronów dopaminergicznych przy jednoczesnym "podaniu" nagrody sprawiała, że badani byli skłonni powtórzyć czynność, która je poprzedzała.
Badacze poprosili osoby cierpiące na chorobę Parkinsona o zagranie w prostą grę komputerową; jednocześnie stymulowali prądem neurony istoty czarnej w ich mózgach. Gra polegała na wyborze jednego z dwóch obiektów, co owocowało odebraniem nagrody - większej lub mniejszej - tego uczestnicy mieli się dowiedzieć metodą prób i błędów. Eksperymentatorzy zaobserwowali, że osoby, które zostały poddane stymulacji w momencie otrzymania nagrody chętniej niż grupa kontrolna wybierali ponownie obiekt, na który zdecydowali się przed stymulacją. Efekt utrzymywał się nawet po zaprzestaniu aplikowania elektrostymulacji w "odpowiednich" momentach, co zaowocowało niższymi wynikami w grze (Ramayya, Misra, Baltuch i Kahana, 2014).
Badania na szczurach, małpach i od niedawna ludziach pokazały, że neurony w istocie czarnej "zapalają się" również, gdy otrzymana nagroda jest większa niż oczekiwano. Im większe "zaskoczenie", tym większy efekt. Natomiast bodźcie awersyjne skutkują zastopowaniem aktywności neuronów dopaminergicznych (Frank i Surmeier, 2009).

Bibliografia:

  • Jezierska, K., Jezierski, T. (2011). Rola jąder podstawy w regulacji pamięci operacyjnej. Annales Academiae Medicae Stetinesis, Sympozja 1, 151-155.
  • Frank, M., Surmeier, J. (2009). Do substantia nigra dopamnergic neurons differeniate between reward and punishment. Journal of Molecular Cell Biology, 1(1), 15-16.
  • Ramayya, A., Misra, A., Baltuch, G., Kahana, M. (2014). Microstimulation of the human substantia nigra alters reinforcement learning. The Journal of neuroscience, 34(20), 6887-6895.
  Depresja nazywana bywa chorobą XXI wieku. W dużej mierze jest to stwierdzenie prawdziwe, gdyż to właśnie depresja plasuje s... czytaj więcej
Pod koniec 2011 roku miała miejsce premiera pierwszego sezonu brytyjskiego serialu “Black Mirror”, mało znanego wówczas twórc... czytaj więcej
Żyjemy w świecie, który staje się coraz bardziej otwarty i przystosowany do potrzeb osób z różnego rodzaju ograniczeniami – t... czytaj więcej
W rankingu najczęściej powtarzanych przez Jerzego Ziębę zdań, „Ja to widziałem” zajmuje z pewnością wysokie miejsce. „Ja to w... czytaj więcej