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.
Czy moc generowana przez elektrownie jądrowe w USA jest przyczyną utonięć w basenie, a rosnąca liczna prawników w Portoryko -... czytaj więcej
Czym jest synestezja? Synestezja bywa często rozumiana jako proste „poplątanie” zmysłów lub mechanizmów odpowiedzialnych za p... czytaj więcej
Mózgowy zespół utraty soli (ang. cerebral salt-wasting syndrome, CSWS) to zaburzenie, którego istotą jest obniżenie poziomu s... czytaj więcej
Niewiele jest bardziej „medialnych” zaburzeń niż autyzm i zespół Aspergera. Pomijając filmy i książki bezpośrednio dotyczące... czytaj więcej