Описание
Кортикоспинальный тракт (CST), также известный как пирамидный тракт, представляет собой совокупность аксонов, которые передают информацию о движении от коры головного мозга к спинному мозгу. Он является частью системы нисходящих спинальных трактов, исходящих из коры или ствола мозга [1]
- Нейроны, проходящие в кортикоспинальном тракте, называются верхними мотонейронами; они делают синапс с нейронами в анатомии спинного мозга, называемыми нижними мотонейронами, которые взаимодействуют со скелетной мышцей для вызова сокращения мышц.
CST:
- Является одним из основных путей для передачи информации о движении от мозга к спинному мозгу и содержит приблизительно 1 миллион нервных волокон (средняя скорость проведения приблизительно 60 м/с с использованием глутамата в качестве трансмиттерного вещества).
- Сигнализация вдоль кортикоспинального тракта задействована в различных движениях, включая такие как ходьба и досягание, но особенно важна для тонких движений пальцев, например, письмо, набирание текста или застегивание пуговиц.
- Представляет высший уровень двигательной функции у людей и наиболее непосредственно контролирует тонкие, цифровые движения[2].
- После избирательного повреждения кортикоспинального тракта пациенты обычно могут восстановить способность выполнять грубые движения (например, досягание) через некоторое время, но могут не быть в состоянии полностью восстановить способность выполнять отдельные движения пальцами[3].
Курс
CST
- Начинается в нескольких областях коры, около половины этих аксонов исходят от нейронов в первичной моторной коре, а другие начинаются в непервичных моторных областях мозга, а также в областях теменной доли, таких как соматосенсорная кора.
- Аксон, проходящий в CST, спускается в ствол мозга как часть крупных волоконных пучков, называемых мозговыми ножками.
- Тракт продолжает спускаться в мозговой ствол, где он образует две крупные совокупности аксонов, известные как пирамиды; пирамиды создают видимые выступы на внешней поверхности ствола мозга.
- На основе пирамид примерно 90% волокон в кортикоспинальном тракте декуссируют, или переходят на другую сторону ствола мозга, в пучке аксонов, называемом пирамидальной декуссацией.
- Волокна, которые декуссировали, образуют латеральный кортикоспинальный тракт; они войдут в спинной мозг и, таким образом, вызовут движение на стороне тела, противоположной полушарию мозга, откуда они исходили.
- Остальные 10% волокон кортикоспинального тракта не декуссируют; они продолжат движение вниз в ипсилатеральный спинной мозг; эта ветвь кортикоспинального тракта известна как передний (или вентральный) кортикоспинальный тракт. Большинство аксонов переднего кортикоспинального тракта декуссируют в спинном мозге прямо перед тем, как они делают синапс с нижними мотонейронами.
- Волокна этих двух разных ветвей кортикоспинального тракта предпочтительно стимулируют активность в различных типах мышц.
- Латеральный кортикоспинальный тракт в основном контролирует движение мышц конечностей.
- Передний кортикоспинальный тракт участвует в движении мышц туловища, шеи и плеч.[3] [4][5]
Из всех кортикоспинальных волокон приблизительно 20% заканчиваются на грудных уровнях, 25% на пояснично-крестцовых уровнях и 55% на шейных уровнях. Многие из волокон, исходящих из моторной коры, затем заканчиваются в вентральном роге спинного мозга. [4]
Изображение: Обзор кортикоспинального тракта[6]
Функция
CST имеет множество функций, включая контроль афферентных входов, спинальных рефлексов и активность моторных нейронов, самой важной из которых является посредничество в добровольных дистальных движениях [7]
- Выходы из первичной моторной коры (M1) способствуют CST, устанавливая связи с: возбуждающими моносинаптическими альфа-моторными нейронами; полисинаптическими соединениями на гамма-моторные нейроны (ответственные за контроль длины мышечного веретена); полисинаптическими соединениями через интернейроны в спинном мозге. [8].
- Когда нейроны непосредственно влияют только один аксон, они называются «моносинаптическими», а когда косвенно, многими аксонами, они известны как «полисинаптические».
Изображение: Иллюстративные примеры реконструкции трактографии кортикоспинального тракта (изображение нервных трактов) у участника. Тракты проецируются на T1-взвешенное МРТ-сканирование в корональной плоскости, чтобы позволить просмотреть всю длину тракта.
Недавние разработки увеличили понимание происхождения и окончания нейронов CST:
- 30%-40% происходят из первичной моторной коры.
- Остальные волокна происходят из дополнительной моторной области (SMA), премоторной коры (PMA), частей соматосенсорных областей (S1 и S2) и частей задней теменной коры.
Из-за различного происхождения, которое способствует CST, считается, что этот тракт не только является частью моторной системы, но и имеет большую сенсорную роль также.
- Волокна, исходящие из сенсорной коры, заканчиваются в дорсальном роге спинного мозга.
- Здесь они делают синапсы с интернейронами, которые получают сигналы от соматосенсорных рецепторов и, как предполагается, регулируют информацию от периферических рецепторов внутри спинного мозга.
- Таким образом, CST может действовать как «врата», модулируя или ингибируя информацию, считающуюся полезной или неактуальной [9].
Клиническое значение
Когда верхние мотонейроны кортико-спинального тракта повреждены, это может привести к множеству дефицитов, иногда называемых синдромом верхнего мотонейрона.
- Поражение КСТ краниально к декуссации пирамид приведет к дефицитам на противоположной стороне.
- Поражение КСТ каудально к декуссации пирамид приведет к дефицитам на той же стороне.
Инсульт/Черепно-мозговая травма
- Изображение ниже изображает моторный гомункулус. В зависимости от того, какая часть повреждена, это приведет к моторным дефицитам на противоположной стороне тела.
Повреждение спинного мозга
- После повреждения спинного мозга как произвольный (сенсорный и моторный), так и непроизвольный контроль могут быть нарушены, а степень восстановления зависит от тяжести поражения (Freund и др., 2013)[10]. Поскольку КСТ уже декуссировал, моторные дефициты будут на той же стороне от места поражения.
- Мера исхода ASIA, которая оценивает как двигательную, так и сенсорную функции, будет показателем уровня повреждения спинного мозга и укажет, полное ли оно или частичное.
- Crozier и др. (1991) заключили, что 89% тех, кто был ASIA B-E с сохранением покалывания, затем смогли ходить. Это связано с близким расположением спиноталамического тракта к латеральному кортико-спинальному тракту и их общей кровоснабжением.
Оценка
Влияние поражения КСТ вызывает не только мышечную слабость. Оно также влияет на синергические моторные паттерны, которые затрагивают такие вещи, как ловкость, амбуляцию и повседневную деятельность.
Существует ряд методов оценки, которые можно использовать в зависимости от того, что вы хотите оценить. К ним относятся:
- Оценка Фугл-Майер восстановления моторики после инсульта (FMA)
- Система оценки силы мышц Оксфорд
- Оценка движения при реабилитации после инсульта (STREAM)
- Тест действия исследовательской руки (ARAT)
- Инвентарь активности руки и кисти Чедоке
- Категория функциональной амбуляции
- Шкала моторной оценки
- Индекс мобильности Ривермида
- Моторная оценка Ривермида
- ASIA (Спинной мозг)
Читайте подробнее о методах оценки в реабилитации после инсульта у Salter и др. (2013)[11]
Stinear и др. (2007) предположили, что целостность кортико-спинального тракта может быть использована для определения вероятной степени восстановления моторики и может позволить правильный выбор реабилитационных стратегий для людей, восстанавливающихся после инсульта [12]. В дальнейшем исследовании Stinear и др. (2012) они испытали использование алгоритма PREP (предсказание восстановления моторики) для оценки вероятности восстановления верхних конечностей. Используя оценку SAFE (сумма отведения плеча и разгибания пальцев) через 72 часа после инсульта, транскраниальную магнитную стимуляцию, мотор
вызванные потенциалы в пораженной верхней конечности или индекс асимметрии (измеряемый с использованием МРТ взвешенной по диффузии), они смогли предсказать, будет ли полное- восстановления не будет. Из этих результатов было предложено, что клиницисты, использующие алгоритм PREP, могут предсказать вероятную степень восстановления верхних конечностей и, следовательно, управлять ожиданиями пациента с раннего периода.[13]
Лечение
После поражения части кортико-спинального тракта, такого как инсульт, их функция нарушается, что приводит к моторным дефицитам на противоположной стороне. Хотя люди начинают в какой-то мере испытывать восстановление моторики, полное восстановление редко достигается.
После повреждения кортико-спинального тракта происходит каскад событий как на клеточном, так и на сетевом уровне, что приводит к реорганизации моторных карт. Это явление известно как нейропластичность, и оно может быть усилено реабилитационным обучением, таким как контроль и обучение двигательными функциями, которое достигается повторяющейся практикой. Другие методы лечения могут включать:
- Переобучение ходьбе
- Зеркальная терапия
- Ограниченная индукция терапии движений (CIMT)
- Тренировка специфичных задач
Считается, что в ходе этих мероприятий может происходить не только ремоделирование аксонов в поврежденном кортико-спинальном тракте, но и в кортико-рубральном тракте из ипсилезионного полушария, как в рубро-спинальный, так и в ретикуло-спинальный тракт. Предполагается, что эти глубокие области мозга предоставляют поддержку для КСТ.
Другая предложенная гипотеза заключается в увеличении продукции трофических факторов, а также в увеличении плотности трофических рецепторов на нейрональной поверхности, создающей среду, более пригодную для нейронального ремоделирования [14]
Ресурсы
Ссылки
- ↑ Кроссман, А.Р. и Ниари, Д. (2015). Нейроанатомия. Иллюстрированный цветной текст. 5-е издание. Черчилль Ливингстон.
- ↑ Brain made simple CST Доступно на: https://brainmadesimple.com/corticospinal-tract/ (дата обращения: 20.12.2020)
- ↑ 3.0 3.1 Neuroscientifically Challenged Know your brain: Corticospinal tract Доступно на: https://www.neuroscientificallychallenged.com/blog/know-your-brain-corticospinal-tract (дата обращения: 20.12.2020)
- ↑ 4.0 4.1 Кроссман А.Р., Ниари Д. Нейроанатомия: Иллюстрированный цветной текст. Третье издание. Лондон: Эльзевир, 2004
- ↑ Беар М.Ф., Коннорс Б.В., Парадизо. Нейробиология: исследование мозга, Майкл А. Парадизо. Издание 2, с иллюстрациями. Липпинкотт Уильямс и Уилкинс, 2001
- ↑ Обзор изображения кортикоспинального тракта - © Kenhub https://www.kenhub.com/en/library/anatomy/corticobulbar-corticospinal-pathways
- ↑ Вельнярз, К., Дузарт, И. и Роз, Э., 2017. Кортикоспинальный тракт: эволюция, развитие и нарушения у человека. Развитие нейробиологии, 77(7), стр. 810-829.
- ↑ Шумвей-Кук, А. и Вулкотт, М.Х. (2007). Управление движениями. Перевод исследований в клиническую практику. 3-е издание. Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. США.
- ↑ Бассое Гьельсвик, Б.Е. и Сир, Л. (2016). Концепция Бобат в неврологии взрослых. 2-е издание. Тхиеме Паблишерс. Германия.
- ↑ Фройнд, П., Курт, А., Фристон, К. и Томпсон, А., 2013. Отслеживание изменений после травмы спинного мозга: выводы из нейровизуализации. Нейробиолог, 19(2), стр. 116-128.
- ↑ EBRSR (2013). Оценка результатов восстановления после инсульта. Доступно на: http://www.ebrsr.com/sites/default/files/Chapter%2020_Outcome%20Measures.pdf [дата обращения: 20 сентября 2018 г.]/
- ↑ Стиньер К.М., Барбер П.А., Смейл П.Р., Коксон Дж.П., Флеминг М.К., Библоу В.Д. Функциональный потенциал у хронических пациентов с инсультом зависит от целостности кортикоспинального тракта. Мозг. 2007 1 января;130(1):170-80.
- ↑ Стиньер К.М., Барбер П.А., Петое М., Анвар С., Библоу В.Д. Алгоритм PREP прогнозирует потенциал для восстановления верхней конечности после инсульта. Мозг. 2012 1 августа;135(8):2527-35.
- ↑ Окабе, Н., Нарита, К. и Миямото, О. (2017). Перестройка аксонов в кортикоспинальном тракте после инсульта: как реабилитационная тренировка ее модулирует?. Исследование нейрорегенерации, 12(2), стр. 185.