Гипоталамус строение и функции: Гипоталамус | Кинезиолог

Гипоталамус | Кинезиолог

Краткое описание: 

Библиографическая ссылка для цитирования: Сазонов В.Ф. Гипоталамус [Электронный ресурс] // Кинезиолог, 2009-2023: [сайт]. Дата обновления: 06.01.2023. URL: https://kineziolog.su/content/gipotalamus (дата обращения: __.__.20__). _____________________________Гипоталамус — это отдел промежуточного мозга, управляющий жизнедеятельностью организма. Его основные функции: вегетативная, нейроэндокринная, нейрогуморальная, нейроиммунная, хронобиологическая.

Определение понятия

Гипоталамус — это отдел промежуточного мозга, управляющий жизнедеятельностью организма, поддерживающий гомеостаз и связывающий нервную систему с эндокринной. Его основные функции: вегетативная, нейроэндокринная, нейрогуморальная, нейроиммунная, хронобиологическая.

К функциям гипоталамуса по поддержке гомеостаза относятся контроль температуры тела и кровообращения. К функциям выживания — регуляция приёма пищи и жидкости (центры голода, насыщения, жажды), регуляцию цикла сон-бодрствование, половое поведение и защитные механизмы при нападении.

«Запоминалка»

«Гипоталамус — главный выживамус». Он обеспечивает выживание организма, т.к. регулирует все основные процессы жизнедеятельности.

Видео: Промежуточный мозг (видеолекция)

Видео: Промежуточный мозг (Diencephalon)

Строение гипоталамуса

Гипоталамус является частью промежуточного мозга. В нем можно выделить передний отдел (передний гипоталамус) и задний отдел (задний гипоталамус). В гипоталамусе расположены многочисленные скопления серого вещества — ядра. Их более 32 пар. По своему расположению они делятся на области — преоптическую, переднюю, среднюю и заднюю.

Ядра гипоталамуса образуют многочисленные связи друг с другом (ассоциативные), с парными одноименными ядрами противоположной стороны (комиссуральные), а также с выше- и нижележащими структурами ЦНС (проекционные). Главные афферентные пути гипоталамуса идут от лимбической системы, коры больших полушарий, базальных ганглиев и ретикулярной формации ствола. Основные эфферентные пути гипоталамуса идут в ствол мозга — его ретикулярную формацию, моторные и вегетативные центры, в вегетативные центры спинного мозга, от мамиллярных тел к передним ядрам таламуса и далее в лимбическую систему, от супраоптического и паравентрикулярного ядер к нейрогипофизу, от вентромедиального и инфундибулярного ядер к аденогипофизу, а также имеются эфферентные выходы к лобной коре и полосатому телу.

Гипоталамус является многофункциональной системой, обладающей широкими регулирующими и интегрирующими влияниями. Однако важнейшие функции гипоталамуса трудно соотнести с его отдельными ядрами. Как правило, отдельно взятое ядро имеет несколько функций, а отдельно взятая функция локализуется в нескольких ядрах. В связи с этим физиология гипоталамуса рассматривается обычно в аспекте функциональной специфики его различных областей и зон.

Рис. Гипоталамус и гипофиз «повязаны кровью».

 

Функции гипоталамуса

В каждой из этих областей лежат группы ядер, отвечающих за вегетативную регуляцию функций, а также ядра, выделяющие нейрогормоны. Эти ядра различают также по их функциям. Так, в передней области находятся ядра, выполняющие функции регуляции теплоотдачи за счёт расширения кровеносных сосудов и увеличения отделения пота. А ядра, регулирующие теплопродукцию (за счёт повышения катаболических реакций и непроизвольных мышечных сокращений), располагаются в задней области гипоталамуса. В гипоталамусе расположены центры регуляции всех видов обмена веществ — белкового, жирового, углеводного, центры голода и насыщения. Среди групп ядер гипоталамуса находятся центры регуляции водно-солевого обмена, связанные с центром жажды, формирующего мотивацию поиска и потребления воды.

В передней области гипоталамуса лежат ядра, участвующие в процессах регуляции чередования сна и бодрствования (циркадных ритмов), а так же в регуляции полового поведения.

Гипоталамус играет роль нейровегетативного, нейроэндокринного, нейрогуморального, нейроиммунного, генорегуляторного и хронобиологического центра.

Он является центральным образованием лимбико-ретикулярного комплекса, обеспечивает гомеостаз и адаптацию организма. Нарушения в работе гипоталамуса могут вызывать множество неприятных последствий: психические, поведенческие, а также психосоматические расстройства (варианты гипертонической болезни, ишемической болезни сердца, бронхиальной астмы, нейродермита, язвенной болезни, ревматоидного артрита, сахарного диабета II типа, тиреотоксикоза, иммунно-аллергических реакций и аутоиммунных процессов, дискинезий и синдромов раздраженных полых органов), нейроциркуляторную дистонию и гипоталамические синдромы, а также бесплодие центрального генеза.

Важной физиологической особенностью гипоталамуса является высокая проницаемость его сосудов для различных веществ, в том числе и для крупных полипептидов. Это обусловливает большую чувствительность гипоталамуса к сдвигам во внутренней среде организма и способность реагировать на колебания концентрации гуморальных веществ. В гипоталамусе по сравнению с другими структурами головного мозга имеются самая мощная сеть капилляров (1100—2600 капилляров/мм2) и самый большой уровень локального кровотока.

Гипоталамус является «нейроэндокринным преобразователем», обеспечивающим переход от нервной регуляции к эндокринной (гормональной) и обратно: от гормональной к нервной.

Основные функции гипоталамуса

1. Нейровегетативные.

2. Нейроэндокринные.

3. Нейрогуморальные.

Гипоталамус выделяет 7 видов стимуляторов (либерины) и 3 вида ингибиторов (статины), управляющих секрецией гормонов гипофизом.

Либерины гипоталамуса:

1. Кортиколиберин.
2. Тиролиберин.
3. Люлиберин.
4. Фоллилиберин.
5. Соматолиберин.
6. Пролактолиберин.
7. Меланолиберин.

  Статины гипоталамуса:

1. Соматостатин.
2. Пролактостатин.
3. Меланостатин.

Каждый из либеринов воздействует на определенную популяцию клеток гипофиза и вызывает в них синтез соответствующих гормонов: тиреотропина, гормона роста (соматотропина), пролактина, гонадотропинов (лютеинизирующий и фолликулостимулирующий гормоны), а также адренокортикотропного гормона (кортикотропина).

4. Нейроиммунные.

Гипоталамус является ключевым звеном нервной регуляции работы иммунной системы . Есть данные, что он весьма рано (через несколько минут) получает информацию о внедрении в организм антигена (или о вызываемых им изменениях). Гипоталамус дает начало сложному эфферентному пути передачи центральных нейрорегуляторных влияний на иммунокомпетентные клетки, которые обладают соответствующими рецепторами к факторам нервной регуляции (нейротрансмиттерам, нейропептидам), а также к гормонам эндокринных желез. Можно полагать, что иммунные расстройства возникают при патологии практически любого отдела мозга, если в этот процесс вовлекается в конечном счёте гипоталамус, причём тяжесть нарушений функций иммунной защиты зависит от степени изменений именно гипоталамических структур [Бородин Ю. И. и соавт. Зависимость субпопуляционно-го состава клеток тимуса от времени суток, режима освещения и введения мелатонина // Материалы X конгресса Международной ассоциации лимфологов. — 2010. — Т. 137. № 4. — С. 39]. В свою очередь, продуцируемые иммунокомпетентными клетками интерлейкины воздействуют на гипоталамическую область мозга с последующим изменением её функциональных, а в ряде случаев и морфологических параметров. 

5. Генорегуляторные.

6. Хронобиологические.

Современные методы генной инженерии и оптогенетики позволили выявить в гипоталамусе мышей группу нейронов, от активности которых зависит как мирная, так и агрессивная реакция животного на сородичей. Слабое возбуждение нейронов Esr1+ стимулирует исследовательское поведение (знакомство, обнюхивание) и попытки спаривания, тогда как более сильное возбуждение тех же самых нейронов провоцирует агрессию. Таким образом, одна и та же группа нейронов запускает разные программы социального поведения. «Центром агрессии» в мышином мозгу: я вляется вентролатеральный участок вентромедиального гипоталамуса (ventromedial hypothalamus, ventrolateral subdivision; VMHvl). В одной из групп нейронов VMHlv активен ген эстрогенового рецептора Esr1. Такие нейроны составляют около 40% всех нервных клеток VMHlv. Как показали эксперименты, именно эти нейроны (их условное обозначение — Esr1+) особенно сильно возбуждаются у мышей при агрессивном поведении. Поэтому, чтобы вызвать агрессию и нападение на другую особь, достаточно возбудить эти нейроны у мыши-самца. А вот мыши-самки при возбуждении тех же нейронов лишь начинают интенсивно знакомиться с другой особью.
Источник: http://elementy.ru/news/432263

Эксперименты с шоком конечностей у крыс показывают, что эндорфиновая система гипоталамуса не только обеспечивает тонический контроль высвобождения пролактина из гипофиза, но обеспечивает также связь модулирующего типа между сенсорным эмоциональным восприятием и высвобождением пролактина (Эндорфины: Пер. с англ. / Под ред. Э. Коста, М. Трабукки — М.: Мир, 1981. — 368 с. С. 198, Guidotti A., Grandison L.). Гипоталамус связывает между собой сенсорные системы восприятия, эндорфиновую систему эмоциональных реакций и гормональные реакции на стресс.

Гипоталамус

Гипоталамус является частью промежуточного мозга и вхо­дит в состав лимбической системы. Это сложноорганизованный отдел мозга, выполняющий целый ряд вегетативных функций, от­вечает за гуморальное и нейросекреторное обеспечение организ­ма, эмоциональные поведенческие реакции и другие функции.

Морфологически в гипоталамусе выделяют около 50пар ядер, разделенных топографически на 5больших групп: 1)преоптическая группа или область, в которую входят: перивентрикулярное, преоптическое ядро, медиальное и латеральное преоптическое ядра, 2)передняя группа: супраоптическое, паравентрикулярное и супрахиазматическое ядра, 3)средняя группа: вентромедиальное и дорсомедиальное ядра, 4)наружная группа: латеральное гипоталамическое ядро, ядро серого бугра, 5)задняя группа: заднее гипоталамическое ядро, перифорникальное ядро, медиальные и латеральные ядра сосцевидных (мамиллярных) тел.

Нейроны гипоталамуса имеют особую чувствительность к со­ставу омывающей их крови: изменениям рН, рСО₂рО₂содержа­нию катехоламинов, ионов калия и натрия. В супраоптическом ядре имеются осморецепторы. Гипоталамус —единственная структура мозга, в которой отсутствует гематоэнцефалический барьер. Нейроны гипоталамуса способны к нейросекреции пептидов, гормонов, медиаторов.

В заднем и латеральном гипоталамусе выявлены нейроны, чувствительные к адреналину. Адренорецептивные нейроны мо­гут находится в одном и том же ядре гипоталамуса вместе с холинорецептивными и серотонинорецептивными. Введение адрена­лина или норадреналина в латеральный гипоталамус вызывает ре­акцию еды, а введение ацетилхолина или карбохолина —питье­вую реакцию. Нейроны вентромедиального и латерального ядер гипоталамуса проявляют высокую чувствительность к глюкозе за счет наличия в них «глюкорецепторов».

Проводниковая функция гипоталамуса

Гипоталамус имеет афферентные связи с обонятельным моз­гом, базальными ганглиями, таламусом, гиппокампом, орбиталь­ной, височной и теменной корой.

Эфферентные пути представлены: мамиллоталамическим, гипоталамо-таламическим, гипоталамо-гипофизарным, мамиллотегментальным, гипоталамогиппокампальным трактами. Кроме того, гипоталамус посылает импульсы к вегетативным центрам ствола мозга и спинного мозга. Гипоталамус имеет тесные связи с ретикулярной формацией ствола мозга, определяющей протека­ние вегетативных реакций организма, его пищевое и эмоциональ­ное поведение.

Собственные функции гипоталамуса

Гипоталамус является главным подкорковым центром, регу­лирующим вегетативные функции. Раздражение передней груп­пы ядер имитирует эффекты парасимпатической нервной сис­темы, ее трофотропное влияние на организм: сужение зрачка, брадикардию, снижение артериального давления, усиление сек-Реции и моторики желудочно-кишечного тракта. Супраоптичес­кое и паравентрикулярное ядра участвуют в регуляции водного и солевого обмена за счет выработки антидиуретического гор­мона.

Стимуляция задней группы ядер оказывает эрготропные вли­тия, активирует симпатические эффекты: расширение зрачка, тахикардию, повышение кровяного давления, торможение моторики и секреции желудочно-кишечного тракта.

Гипоталамус обеспечивает механизмы терморегуляции. Так, ядра передней группы ядер содержат нейроны, отвечающие за теплоотдачу, а задней группы —за процесс теплопродукции. Ядра средней группы участвуют в регуляции метаболизма и пищевого поведения. В вентромедиальных ядрах находится центр насыщения, а в латеральных —центр голода. Разрушение вентромедиального ядра приводит к гиперфагии —повышенному потребле­нию пищи и ожирению, а разрушение латеральных ядер —к пол­ному отказу от пищи. В этом же ядре находится центр жажды. В гипоталамусе располагаются центры белкового, углеводного и жирового обмена, центры регуляции мочеотделения и полового поведения (супрахиазматическое ядро), страха, ярости, цикла «сон-бодрствование».

Регуляция многих функций организма гипоталамусом осу­ществляется за счет продукции гормонов гипофиза и пептидных гормонов:

либеринов,стимулирующих высвобождение гормо­нов передней доли гипофиза, истатинов —гормонов, которые тормозят их выделение. Эти пептидные гормоны (тиролиберин, кортиколиберин, соматостатин и др.) через портальную сосуди­стую систему гипофиза достигают его передней доли и вызыва­ют изменение продукции соответствующего гормона аденогипофиза.

Супраоптическое и паравентрикулярное ядра помимо их уча­стия в водно-солевом обмене, лактации, сокращении матки про­дуцируют гормоны полипептидной природы —окситоциниан­тидиуретический гормон (вазопрессин),которые с помощью аксонального транспорта достигают нейрогипофиза и, кумулируясь в нем, оказывают соответствующее действие на реабсорбцию во­ды в почечных канальцах, на тонус сосудов, на сокращение бере­менной матки.

Супрахиазматическое ядро имеет отношение к регуляции по­лового поведения, а патологические процессы в области этого яд­ра приводят к ускорению полового созревания и нарушениям менструального цикла. Это же ядро является центральным води­телем циркадианных (околосуточных) ритмов многих функций в организме.

Гипоталамус имеет непосредственное отношение, как уже от­мечалось выше, к регуляции цикла «сон-бодрствование». При этом задний гипоталамус стимулирует бодрствование, передний —сон, а повреждение заднего гипоталамуса может вызвать пато­логическийлетаргический сон.

В гипоталамусе и гипофизе вырабатываются нейропептиды, относящиеся к антинотицептивной (обезболивающей) системе, или опиаты: энкефалиныиэндорфины.

Гипоталамус является частью лимбической системы, прини­мающей участие в реализации эмоционального поведения.

Д. Олдс, вживляя электроды в некоторые ядра гипоталамуса крысы, наблюдал, что при стимуляции одних ядер происходила негативная реакция, других —положительная: крыса не отходила от педали, замыкающей стимулирующий ток, и нажимала ее до изнеможения (опыт с самораздражением). Можно предполо­

жить, что она раздражала «центры удовольствия». Раздражение переднего гипоталамуса провоцировало картину ярости, страха, пассивно-оборонительную реакцию, а заднего —активную агрессию, реакцию нападения.

Гипоталамус | Определение, анатомия и функция

гипоталамус

Просмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Эндрю В. Шалли Роджер Гийемин

Похожие темы:

триггерная зона хеморецепторов центр жажды сосцевидное тело вентромедиальный гипоталамус нейроэндокринная клетка

Просмотреть весь связанный контент →

гипоталамус , область головного мозга, лежащая ниже таламуса и образующая дно третьего мозгового желудочка. Гипоталамус является составной частью головного мозга. Это небольшая конусообразная структура, которая выступает вниз от головного мозга и заканчивается гипофизарной (вороночной) ножкой, трубчатым соединением с гипофизом. Гипоталамус содержит центр управления многими функциями вегетативной нервной системы и оказывает влияние на эндокринную систему из-за сложного взаимодействия с гипофизом.

Анатомия гипоталамуса

Гипоталамус и гипофиз связаны как нервными, так и химическими путями. Задняя часть гипоталамуса, называемая срединным возвышением, содержит нервные окончания многих нейросекреторных клеток, которые спускаются через воронкообразный стебель в гипофиз. Важные структуры, примыкающие к срединному возвышению гипоталамуса, включают сосцевидные тела, третий желудочек и перекрест зрительных нервов (часть зрительной системы). Над гипоталамусом находится таламус.

Викторина «Британника»

Человеческий мозг

Гипоталамическая регуляция секреции гормонов

Гипоталамус, как и остальная часть мозга, состоит из взаимосвязанных нейронов, которые питаются обильным кровоснабжением. Чтобы понять функцию гипоталамуса, необходимо определить различные формы нейросекреции. Во-первых, это нейротрансмиссия, которая происходит во всем мозге и представляет собой процесс, посредством которого одна нервная клетка взаимодействует с другой через синапс, небольшой промежуток между концами (нервными окончаниями) нейронов. Нервные окончания часто называют пресинаптическими или постсинаптическими в зависимости от направления, в котором распространяется импульс, при этом пресинаптический нейрон передает импульс постсинаптическому нейрону.

Для передачи электрического импульса требуется секреция химического вещества, которое диффундирует через синапс от пресинаптической мембраны одного нейрона к постсинаптической мембране другого нейрона. Химическое вещество, которое секретируется, называется нейротрансмиттером. Процесс синтеза и секреции нейротрансмиттеров подобен процессу синтеза белковых гормонов, за исключением того, что нейромедиаторы содержатся в нейросекреторных гранулах, которые образуются в теле клетки и мигрируют через аксон (проекцию нейрона) к нерву. окончания, откуда они разряжаются в синаптическое пространство.

Существует четыре классических нейротрансмиттера: адреналин, норадреналин, серотонин и ацетилхолин. Было обнаружено большое количество дополнительных нейротрансмиттеров, важной группой которых являются нейропептиды. Нейропептиды действуют не только как нейротрансмиттеры, но и как нейромодуляторы. Как нейромодуляторы, они не действуют непосредственно как нейротрансмиттеры, а скорее усиливают или ослабляют действие нейротрансмиттеров.

Хорошо известными примерами являются опиоиды (например, энкефалины), названные так потому, что они представляют собой эндогенные (продуцируемые в организме человека) пептиды (короткие цепи аминокислот) с сильным сродством к рецепторам, которые связывают опиатные препараты, такие как морфин и героин.

Мозг и вся центральная нервная система состоят из взаимосвязанной сети нейронов. Секреция специфических нейротрансмиттеров и нейропептидов придает организованную, направленную функцию всей системе. Связь гипоталамуса со многими другими областями мозга, включая кору головного мозга, позволяет направлять интеллектуальные и функциональные сигналы, а также внешние сигналы, включая физические и эмоциональные стрессы, в гипоталамус к эндокринной системе. Эти сигналы от эндокринной системы способны распространяться по всему телу.

Гипоталамус вырабатывает и секретирует не только нейротрансмиттеры и нейропептиды, но также несколько нейрогормонов, которые изменяют функцию передней доли гипофиза, и два гормона, вазопрессин (антидиуретический гормон) и окситоцин, действующие на отдаленные органы-мишени. Нейроны, которые продуцируют и секретируют нейрогормоны, являются настоящими эндокринными клетками в том смысле, что они продуцируют гормоны, которые включаются в секреторные гранулы, которые затем переносятся через аксоны и накапливаются в нервных окончаниях, расположенных в срединном возвышении или задней доле гипофиза. В ответ на нервные раздражения содержимое секреторных гранул выдавливается из нервных окончаний в капиллярную сеть. В случае гормонов, влияющих на функцию гипофиза, содержимое секреторных гранул разносится по гипофизарно-портальному кругу кровообращения и доставляется непосредственно в переднюю долю гипофиза.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Эти гипоталамические нейрогормоны известны как рилизинг-гормоны, поскольку их основная функция заключается в стимуляции секреции гормонов, образующихся в передней доле гипофиза. Например, некоторые рилизинг-гормоны, секретируемые гипоталамусом, вызывают высвобождение из передней доли гипофиза таких веществ, как адренокортикотропный гормон и лютеинизирующий гормон. Гипоталамические нейрогормоны состоят из простых пептидов размером от 3 аминокислот (тиреотропин-рилизинг-гормон) до 44 аминокислот (гормон роста-рилизинг-гормон). Один гормон гипоталамуса, соматостатин, оказывает ингибирующее действие, в первую очередь ингибируя секрецию гормона роста, хотя он также может ингибировать секрецию других гормонов. Нейротрансмиттер дофамин, вырабатываемый в гипоталамусе, также оказывает тормозящее действие, угнетая секрецию гормона передней доли гипофиза пролактина. Тела нейронов, вырабатывающих эти нейрогормоны, неравномерно распределены по всему гипоталамусу. Вместо этого они сгруппированы в парные скопления клеточных тел, известные как ядра.

Классической моделью нейрогормональной активности является задняя доля гипофиза (нейрогипофиз). Его секреторные продукты, вазопрессин и окситоцин, вырабатываются и упаковываются в нейросекреторные гранулы в определенных группах нервных клеток в гипоталамусе (супраоптические ядра и паравентрикулярные ядра). Гранулы переносятся через аксоны, которые проходят через воронкообразный стебель и заканчиваются и образуют заднюю долю гипофиза. В ответ на нервные сигналы секреторные гранулы выталкиваются в капиллярную сеть, которая поступает непосредственно в общий кровоток.

Понять причину лихорадки и роль гипоталамуса в регулировании температуры тела

Посмотреть все видео к этой статье

Помимо регуляции высвобождения гормонов гипофиза, гипоталамус также влияет на потребление калорий и регуляцию веса, устанавливая стабильный «набор» балл» за индивидуальную прибавку в весе. Гипоталамус также регулирует тепло тела в ответ на колебания внешней температуры, определяет бодрствование и сон, регулирует потребление жидкости и чувство жажды.

Дисфункция гипоталамуса

Травмы или заболевания, поражающие гипоталамус, могут вызывать симптомы дисфункции гипофиза или несахарного диабета; при последнем расстройстве отсутствие вазопрессина, который способствует реабсорбции воды в почках, вызывает быструю потерю воды из организма при частом мочеиспускании. Гипоталамическая болезнь также может вызывать бессонницу и колебания температуры тела. Кроме того, перекрест зрительных нервов особенно чувствителен к давлению со стороны растущих опухолей или воспалительных образований в гипоталамусе или гипофизе. Давление на перекрест зрительных нервов может привести к дефектам зрения или даже к слепоте.

Роберт Д. Утигер

Нейроанатомия, гипоталамус — StatPearls — NCBI Bookshelf

Введение

Ориентиры, определяющие области гипоталамуса, включают терминальную пластинку, гипофиз, сосцевидные тела и верхнюю гипоталамическую борозду.

Гипоталамус представляет собой билатеральное скопление ядер, разделенное на три зоны, окружающие третий желудочек и сосцевидные тела. Как правило, ядра перивентрикулярной зоны регулируют эндокринную систему, а медиальные и латеральные ядра регулируют вегетативное и соматическое поведение.

Гипоталамус расположен в центре головного мозга и соединяется со стволом головного мозга через дорсальный продольный пучок, с корой головного мозга через медиальный пучок переднего мозга, с гиппокампом через свод, с миндалевидным телом через терминальную полоску, с таламусом через маммилоталамический тракт, с гипофизом через срединное возвышение и сетчатку через ретино-гипоталамический тракт.

Структура и функция

Говоря в общих чертах, гипоталамус представляет собой область сенсорной интеграции и двигательной активности высокого уровня, которая поддерживает гомеостаз, контролируя эндокринное, вегетативное и соматическое поведение.

Во-первых, гипоталамус получает внутренние раздражители через рецепторы циркулирующих гормонов. Гематоэнцефалический барьер особенно проницаем в субфорникальном органе и сосудистом органе вокруг гипоталамуса, что обеспечивает ощущение осмолярности крови. Когда осмолярность увеличивается во время обезвоживания, антидиуретический гормон (АДГ) вызывает реабсорбцию воды почками. Гипоталамус воспринимает внешние раздражители через спиноталамический тракт, несущий соматическую сенсорную информацию, особенно боль. Гипоталамус участвует в лимбической сенсорной интеграции через свод и маммиллоталамический тракт в контуре Папеса, а также в соединении терминальной полоски с миндалевидным телом. Сенсорные восприятия на уровне коры поступают через медиальный пучок переднего мозга. Ретино-гипоталамический тракт несет световые сигналы к супрахиазматическому ядру, регулируя суточный характер секреции гормонов. Интеграция этих сигналов на уровне гипоталамуса приводит к соответствующим физиологическим и поведенческим реакциям, поддерживающим жизнь во времени.[1]

Во-вторых, продукция гипоталамуса регулирует эндокринную систему, вегетативную систему и соматическое поведение. В области ниже таламуса находится 11 уникальных ядер.

Паравентрикулярное и супраоптическое ядра продуцируют пептиды окситоцин и АДГ, которые высвобождаются из аксонов нейронов в капилляры задней доли гипофиза. Это и гормоны, и нейротрансмиттеры. Окситоцин в системном кровотоке контролирует сокращение матки во время родов и выделение молока при грудном вскармливании. Системный АДГ увеличивает транслокацию аквапорина к апикальной мембране в дистальных извитых канальцах почек, увеличивая реабсорбцию воды при обезвоживании. Эти гормоны имеют общий пептид, что означает, что избыток окситоцина или синтетического окситоцина, используемого при родах, может активировать почечные рецепторы АДГ. Таким образом, гипонатриемия является побочным эффектом синтетического окситоцина. АДГ также вызывает сужение сосудов для повышения артериального давления при тяжелой гиповолемии и высвобождения фактора фон Виллебранда из телец Вейбеля-Палада эндотелиальных клеток для контроля кровотечения. Более того, и окситоцин, и АДГ, действующие как центральные нейротрансмиттеры, участвуют в образовании пар.[2]

Преоптическое, переднее и заднее ядра регулируют температуру тела путем снижения симпатического тонуса скелетных мышц, повышения симпатического тонуса кожи, расширения капилляров и улучшения теплообмена с внешней средой. Самцы и самки различаются по распределению рецепторов эстрогена в преоптическом ядре, что влияет на сексуальное и материнское поведение.[3]

 Супрахиазматическое ядро ​​регулирует секрецию гормонов и поведение в течение дня в зависимости от поступления света через глаза. Суточные колебания часовой активности фактора транскрипции и частоты потенциала действия увеличивают двигательную активность в течение дня и снижают ее ночью, причем пики кортизола достигаются на восходе солнца, а пики гормона роста — около полуночи. Большинство инфарктов миокарда случаются рано утром из-за пика гормона стресса кортизола, который повышает кровяное давление.[4]

Вентромедиальное ядро ​​регулирует пищевое поведение. Разрушение этой области вызывает гиперфагию, например, наблюдаемую при синдроме Прадера-Вилли. Сытость, воспринимаемая этой областью, приводит к снижению аппетита. Дорсомедиальное ядро ​​контролирует агрессивное поведение. Отсутствие сытости может привести к агрессии. Латеральный гипоталамус воспринимает голод и увеличивает количество еды. Разрушение боковой области вызывает анорексию.[5]

Аркуатное ядро ​​высвобождает гормоны, секретируемые окончаниями аксонов, в гипоталамо-гипофизарную венозную портальную систему для контроля высвобождения гормонов передней доли гипофиза. Гормон, высвобождающий кортикотропин, заставляет передние питуициты высвобождать адренокортикотропный гормон (АКТГ) в капилляры, которые впадают в венозную систему головного мозга. АКТГ проходит через системный кровоток, чтобы стимулировать кору надпочечников (сетчатую зону) выработку гормона кортизола, отвечающего за реакцию на стресс. Учитывая разнообразие входов, гипоталамус позволяет организму реагировать как на физиологические, так и на психологические стрессоры. Опять же, производство кортизола варьируется в течение 24-часового дня, с самым высоким уровнем на восходе и самым низким на закате из-за взаимосвязей между дугообразными и супрахиазматическими ядрами. Тиреотропин-рилизинг-гормон приводит к системной секреции ТТГ, увеличению синтеза и высвобождения тиреоидных гормонов для регуляции метаболизма. Гипоталамус ощущает запасы энергии тела частично с помощью рецепторов гормона лептина адипоцитов. Когда резервы низки, гипоталамус снижает метаболизм, уменьшая гормоны щитовидной железы.

Пульсирующий ГнРГ приводит к повышенному высвобождению лютеинизирующего гормона (ЛГ) и фолликулостимулирующего гормона (ФСГ). Непрерывный прием ГнРГ вызывает снижение высвобождения ЛГ и ФСГ. ЛГ стимулирует мужские яички к выработке тестостерона, а женские яичники к выработке эстрогена. Эти гормоны приводят к вторичному половому развитию у мужчин и женщин соответственно. Всплеск ЛГ вызывает овуляцию. ФСГ стимулирует мужской сперматогенез и созревание женских ооцитов. Гормон роста, высвобождающий гормон роста (GHRH), приводит к высвобождению гормона роста (GH), который стимулирует рост тканей и метаболизм. Соматостатин уменьшает высвобождение GH и противостоит GHRH. Дофамин ингибирует секрецию пролактина как часть гипоталамо-гипофизарной дофаминовой цепи. Фенотиазиновые нейролептики прерывают этот путь, что приводит к побочному эффекту галактореи. Многие из этих гормонов можно клинически манипулировать синтетическими аналогами. Это лечение таких заболеваний, как лейомиома матки, ановуляция, гипогонадизм, рак молочной железы и простаты, противозачаточные средства и акромегалия.[6]

Сосцевидное ядро ​​участвует в лимбической системе как часть цепи Папеса. Он также участвует в формировании памяти и контролирует исследовательское поведение.[7] Двусторонние поражения сосцевидных тел характерны для синдрома Вернике-Корсакова, который характеризуется антероградной и, возможно, ретроградной амнезией.

Гипоталамус находится на вершине двигательной иерархии, которая включает в себя кору головного мозга, лимбическую систему, ствол мозга и двигательные нейроны спинного мозга. Гипоталамус объединяет внутреннюю и внешнюю информацию о состоянии организма и управляет моделями действий для поддержания гомеостаза на протяжении всей жизни. Сенсорные области коры головного мозга обеспечивают абстрактное сенсорное восприятие. Лимбическая система обеспечивает мощные эмоциональные стимулы. Спинно-гипоталамический тракт обеспечивает информацию о боли и температуре. Ствол мозга обеспечивает серотонин и норадреналин. Гипоталамус интегрирует эти стимулы и активирует модели действий и позы в коре головного мозга и стволе мозга. Эти сигналы проходят через позвоночник к мышцам и вызывают определенные действия.[8]

Эмбриология

Хорда индуцирует нейруляцию на третьей неделе беременности. Noggin, chordin, костный морфогенетический белок 4 (BMP4) и фактор роста фибробластов 8 (FGF8) являются некоторыми из вовлеченных генов. Нервная трубка формируется из эктодермы и закрывается к шестой неделе. Ростральный конец будет терминальной пластинкой. Нервная трубка дифференцируется на три первичных пузырька для переднего, среднего и заднего мозга, в дополнение к спинному мозгу. Передний мозг дифференцируется на телэнцефалон и промежуточный мозг, средний мозг продолжает оставаться мезэнцефалоном, а задний мозг становится метэнцефалоном и миелэнцефалоном. Эти структуры продолжают дифференцироваться в структуры мозга взрослого человека. Гипоталамус и задняя доля гипофиза происходят от промежуточного мозга. Кроме того, нервная трубка разделяется на крыльную (сенсорную) и базальную (моторную) пластинки, которые разделены предельной бороздой. Гипоталамус происходит от вставочных нейронов в крыловой пластинке, что делает его центром сенсорной и моторной интеграции.

Кровоснабжение и лимфатическая система

Гипоталамус снабжается виллизиевым кругом, который окружает его снизу, переднемедиальными ветвями передней мозговой артерии, заднемедиальными ветвями задней соединительной артерии и таламоперфорирующими ветвями задней мозговой артерии .

Венозный отток в основном осуществляется через кольцо межкавернозных синусов. Гипоталамо-нейрогипофизарная портальная система представляет собой капиллярное сплетение, передающее рилизинг-гормоны из дугообразного ядра гипоталамуса в переднюю долю гипофиза.

Подоциты астроглии образуют гематоэнцефалический барьер, оборачивая подоциты вокруг капилляров. Эти клетки защищают мозг от токсинов в крови и облегчают перенос питательных веществ к нейронам. Астроглия также образует систему микроскопических периваскулярных каналов, пронизывающих головной мозг, по которым проходят ликвороподобные лимфатические сосуды. Система позволяет спинномозговой жидкости очищать метаболические отходы и распределять глюкозу, аминокислоты, липиды и нейротрансмиттеры. Эта система наиболее активна во время сна, способствуя ее восстановительной функции. Артериальная пульсация управляет глимфатическим потоком, что позволяет предположить, что физические упражнения также могут его усиливать. Старение, черепно-мозговая травма и ишемия уменьшают поток спинномозговой жидкости. Кроме того, более крупные лимфатические сосуды мозговых оболочек помогают абсорбировать интерстициальную жидкость в венозные синусы твердой мозговой оболочки [9].][10]

Хирургические соображения

Аденомы передней доли гипофиза являются наиболее распространенными опухолями, поражающими гипоталамус. Они могут оказывать массовый эффект, который вызывает головные боли и изменения зрения, такие как битемпоральная гемианопсия из-за компрессии перекреста зрительных нервов. Они могут вырабатывать гормоны, вызывающие эндокринные заболевания. Пролактиномы вызывают галакторею и подавляют гонадотропины, что приводит к снижению либидо и бесплодию. Опухоли, продуцирующие гормон роста, вызывают гигантизм и акромегалию. АКТГ-продуцирующие опухоли вызывают болезнь Кушинга из-за гиперкортицизма. Опухоли, продуцирующие гонадотропин, могут вызывать преждевременное половое созревание или гирсутизм. Предпочтительный доступ для удаления опухоли — трансклиновидный. Осложнением является повреждение гипоталамуса, которое может вызвать осмотическую, вегетативную или пищевую дисрегуляцию. Осложнения хирургического вмешательства включают СНАДГ, центральный несахарный диабет и церебральное истощение солей.

Клиническое значение

Гипоталамус регулирует питание через пути лептина и грелина. Расход энергии регулируется балансом между проопиомеланокортином (POMC)/кокаином и транскриптом, регулируемым амфетамином (CART), и нейронами нейропептида Y (NPY)/агути-родственного пептида (AgRP) в дугообразном ядре. Лептин – это гормон, вырабатываемый адипоцитами пропорционально их энергетическим запасам. Высокие резервы означают высокий уровень лептина. Дугообразное ядро ​​гипоталамуса получает сигнал и уменьшает питание и увеличивает расход энергии за счет активности POMC/CART. Эти передатчики действуют на ядра, ответственные за питание, повышение температуры тела, обмен веществ, двигательную активность и выработку гонадотропинов. Напротив, снижение запасов жира приводит к усилению питания и кортизола (за счет действия передатчиков NPY/AgRP в гипоталамусе) и снижению температуры тела, метаболизма, движения и выработки гонадотропинов. Продолжается исследование роли рецептора MC4 и резистентности к лептину при ожирении.[12]

Гипоталамус также отвечает за острую фазу иммунного ответа. Белые кровяные тельца вызывают эндотелиальную продукцию PGE2, который активирует рецепторы простагландинов в паравентрикулярном и преоптическом ядрах. Это вызывает лихорадку, повышая заданную температуру тела, вызывая симпатическую реакцию и вызывая мышечные сокращения (дрожь). Увеличивается продукция кортизола и белков острой фазы печени. Эти эффекты накапливаются в недомогании и болезненном поведении, типичном для многих болезней.[13]

• Пролактин способствует выживанию лимфоцитов и индуцирует дифференцировку предшественников олигодендроцитов. Рассеянный склероз часто улучшается во время беременности.[14]

• Маммиллярные тела разрушаются из-за дефицита тиамина, что приводит к энцефалопатии Вернике и Корсаковскому психозу с выраженной амнезией.[15]

• Церебральное истощение солей является частым осложнением черепно-мозговой травмы, инсульта или внутричерепного кровоизлияния. Выводы включают гипотоническую гипонатриемию и полиурию с повышенным содержанием натрия в моче. Лечение заключается в добавлении соли с последующим назначением флудрокортизона.

• SIADH является осложнением травмы гипоталамуса или нейрохирургического вмешательства или СПИДа. Выводы включают гипотоническую гипонатриемию, олигурию с повышенным содержанием натрия в моче. Лечение заключается в ограничении воды с последующим назначением гипертонического раствора и демеклоциклина.

• Центральный несахарный диабет вызван повреждением гипоталамуса, снижающим выработку АДГ. Результаты включают полиурию без концентрации. Лечение — десмопрессин.

Контрольные вопросы

• Получите доступ к бесплатным вопросам с несколькими вариантами ответов по этой теме.

• Комментарий к этой статье.

Рисунок

Ось Гипоталамус-Гипофиз-Щитовидная железа. Предоставлено M. Philip Mathew, DO

Рисунок

Иллюстрация головного и спинного мозга. Мозжечок, промежуточный мозг, зрительный нерв, гипоталамус, средний мозг, мост, продолговатый мозг. Предоставлено Chelsea Rowe

Ссылки

1.

Коэнен В.А., Шумахер Л.В., Каллер С., Шлепфер Т.Е., Райнахер П.С., Эггер К., Урбах Х., Рейзерт М. Анатомия медиального пучка переднего мозга человека: соединения вентральной области покрышки с подкорковыми и лобными областями, связанными с вознаграждением. Нейроимидж клин. 2018;18:770-783. [Бесплатная статья PMC: PMC5964495] [PubMed: 29845013]

2.

Цинь С., Ли Дж., Тан К. Паравентрикулярное ядро ​​гипоталамуса: развитие, функция и болезни человека. Эндокринология. 2018 01 сентября; 159(9):3458-3472. [PubMed: 30052854]

3.

Wei YC, Wang SR, Jiao ZL, Zhang W, Lin JK, Li XY, Li SS, Zhang X, Xu XH. Медиальная преоптическая область у мышей способна обеспечивать половой диморфизм независимо от пола. Нац коммун. 2018 18 января; 9 (1): 279. [Бесплатная статья PMC: PMC5773506] [PubMed: 29348568]

4.

Patton AP, Hastings MH. Супрахиазматическое ядро. Карр Биол. 06 августа 2018 г .; 28 (15): R816-R822. [PubMed: 30086310]

5.

Уайтинг А.С., О МОЙ, Уайтинг Д.М. Глубокая стимуляция мозга при расстройствах аппетита: обзор. Нейрохирург Фокус. 2018 авг;45(2):E9. [PubMed: 30064311]

6.

Harter CJL, Kavanagh GS, Smith JT. Роль кисспептиновых нейронов в репродукции и метаболизме. J Эндокринол. 2018 сен; 238(3):R173-R183. [PubMed: 30042117]

7.

Dillingham CM, Frizzati A, Nelson AJ, Vann SD. Как входы маммилярных тел способствуют функции переднего таламуса? Neurosci Biobehav Rev. 2015 Jul; 54: 108-19. [Бесплатная статья PMC: PMC4462591] [PubMed: 25107491]

8.

Swanson LW, Lichtman JW. От Кахаля до Коннектома и далее. Annu Rev Neurosci. 2016 08 июля; 39:197-216. [PubMed: 27442070]

9.

Harrison IF, Siow B, Akilo AB, Evans PG, Ismail O, Ohene Y, Nahavandi P, Thomas DL, Lythgoe MF, Wells JA. Неинвазивная визуализация путей клиренса головного мозга, опосредованных спинномозговой жидкостью, путем оценки движения периваскулярной жидкости с помощью диффузионно-тензорной МРТ. Элиф. 2018 Jul 31;7 [Бесплатная статья PMC: PMC6117153] [PubMed: 30063207]

10.

Дэйв Р.С., Джейн П., Байраредди С.Н. Функциональные менингеальные лимфатические сосуды и отток спинномозговой жидкости. J Нейроиммунная Фармакол. 2018 июнь; 13 (2): 123-125. [Бесплатная статья PMC: PMC5930060] [PubMed: 29464588]

11.

Хайдари С., Келлнер Г., Мейер А., Розахл С., Герлах Р. Эндоскопическая эндоназальная хирургическая операция по удалению аденом гипофиза. Серия хирургических случаев. Результаты с использованием различных систем двумерной и трехмерной визуализации. Мировой нейрохирург. 2018 ноябрь;119:e80-e86. [PubMed: 30010078]

12.

Zagmutt S, Mera P, Soler-Vázquez MC, Herrero L, Serra D. Ориентация на нейроны AgRP для поддержания энергетического баланса: уроки на животных моделях.