Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 15-45
1.1. Макроструктурная организация коры мозжечка в онтогенезе 15-19
1.2. Система связей коры мозжечка с различными отделами мозга и приуроченность функций к тем или иным корковым зонам 19-33
1.2.1. Афферентные связи коры мозжечка 20-28
1.2.2. Эфферентные связи коры мозжечка 28 - 32
1.2.3. Ассоциационные и комиссуральные связи коры мозжечка 32 - 33
1.3. Цитоархитектоника коры мозжечка в онтогенезе 33 - 43
1.4. Фиброархитектоника коры мозжечка в онтогенезе 44 - 45
Глава 2. Материал и методы исследования 46 - 62
2.1. Материал исследования 46 - 48
2.2. Обследованные зоны коры мозжечка 48 - 49
2.3. Гистологические методы 50
2.4. Морфометрия 50-55
2.5. Методы математической обработки полученных данных 55-60
2.6. Морфометрический синтез 60 - 62
Глава 3. Результаты собственных исследований 63 - 373
3.1. Изменения толщины коры и слоев мозжечка человека в постнатальном онтогенезе 63 - 202
3.1.1. Возрастные изменения толщины коры и слоев в области флоккулонодулярного отдела мозжечка 63 - 82
3.1.1.1. Возрастные изменения толщины коры и слоев в области узелка 64 - 68
3.1.1.2. Возрастные изменения толщиньї коры и слоев в области левого клочка 68 - 74
3.1.1.3. Возрастные изменения толщины коры и слоев в области правого клочка 74 - 79
3.1.1.4. Возрастные периоды изменений толщины коры и слоев в области флоккулонодулярного отдела мозжечка 79 - 82
3.1.2. Возрастные изменения толщины коры и слоев в области верхней поверхности мозжечка 83 - 150
3.1.2.1. Возрастные изменения толщины коры и слоев в области центральной дольки 83 - 89
3.1.2.2. Возрастные изменения толщины коры и слоев в области вершины мозжечка 90 - 94
3.1.2.3. Возрастные изменения толщины коры и слоев в области четырехугольной дольки мозжечка 94 - 118
3.1.2.4. Возрастные изменения толщины коры и слоев в области ската мозжечка 118 -126
3.1.2.5. Возрастные изменения толщины коры и слоев в области верхней полулунной дольки мозжечка 127-141
3.1.2.6. Возрастные периоды изменений толщины коры и слоев в области верхней поверхности мозжечка 141 - 150
3.1.3. Возрастные изменения толщины коры и слоев в области нижней поверхности мозжечка 151 -195
3.1.3.1. Возрастные изменения толщины коры и слоев в области бугра мозжечка 151 -159
3.1.3.2. Возрастные изменения толщины коры и слоев в области пирамиды мозжечка 159 -164
3.1.3.3. Возрастные изменения толщины коры и слоев в области двубрюшной дольки 164 -179
3.1.3.4. Возрастные изменения толщины коры и слоев в области язычка червя 180 -184
3.1.3.5. Возрастные периоды изменений толщины коры и слоев в области нижней поверхности мозжечка 184 -195
3.1.4. Возрастные особенности изменений толщины коры и слоев в разных топографических зонах извилины и филогенетически отличающихся отделах мозжечка 196 - 202
3.2. Микроструктурные преобразования коры мозжечка человека от рождения до 20 лет 203 - 331
3.2.1. Возрастные изменения цито- и фиброархитектоники коры в области флоккулонодулярного отдела мозжечка 203 - 225
3.2.2. Возрастные изменения цито- и фиброархитектоники коры в области верхней поверхности мозжечка 226 - 271
3.2.3. Возрастные изменения цито- и фиброархитектоники коры в области нижней поверхности мозжечка 272 - 314
3.2.4. Возрастные особенности изменений цито- и фиброархитектоники коры в разных топографических зонах извилины и филогенетически отличающихся отделах мозжечка 315-331
3.3. Особенности структурной организации зернистого слоя коры мозжечка человека в постнатальном онтогенезе 332 - 365
3.3.1. Кластерная организация структуры зернистого слоя коры мозжечка человека 332 - 336
3.3.2. Возрастные изменения кластерной организации зернистого слоя коры в области флоккулонодулярного отдела мозжечка 336 - 342
3.3.3. Возрастные изменения кластерной организации зернистого слоя коры в области верхней поверхности мозжечка 342 - 347
3.3.4. Возрастные изменения кластерной организации зернистого слоя коры в области нижней поверхности мозжечка 347 - 352
3.3.5. Возрастные особенности кластерной организации зернистого слоя коры в разных топографических зонах извилины и различных отделах мозжечка 352 - 365
3.4. Возрастная периодизация структурных преобразований коры мозжечка по данным морфометрического синтеза 366 - 373
Глава 4. Обсуждение результатов исследования. Возрастные закономерности развития коры мозжечка человека 374-410
Выводы 411 -415
Литература 416 - 474
Приложение 475 - 552
- Система связей коры мозжечка с различными отделами мозга и приуроченность функций к тем или иным корковым зонам
- Возрастные изменения толщины коры и слоев в области узелка
- Возрастные изменения толщины коры и слоев в области пирамиды мозжечка
- Особенности структурной организации зернистого слоя коры мозжечка человека в постнатальном онтогенезе
Введение к работе
Актуальность проблемы. Разработка целостных представлений о структурной организации и системных морфологических преобразованиях различных отделов мозга человека на разных этапах индивидуального развития составляют одну из нерешенных проблем современной неврологии (Н.А.Агаджанян и др., 1986, 1999; О.С.Адрианов, 1976, 1987; Д.А.Фарбер, 1990; Н.Н.Боголепов, 1992, 1996; В.ШИвалев, 1989, 1996; Асимметрия развития..., 1999). Выяснение особенностей возрастных преобразований экранных структур мозга особенно актуально, поскольку именно они обеспечивают наиболее сложные интегративные процессы в центральной нервной системе (Г.И.Поляков, 1965; Н.В.Дубровинская, 1985; D.H.Hubel, 1990; О.С.Адрианов, и др., 1993). Возрастной системный подход к изучению корковых формаций (И.Н.Филимонов, 1953; С.А.Саркисов, 1960; Т.Г.Бетелева и др., 1977; Физиология развития..., 1983; Н.Н.Боголепов, 1988; Л.К.Семенова и др., 1994; V.I.Kozlov et al., 1999) позволяет не только проследить динамику структурных преобразований в онтогенезе, но и сопоставить характер детерминируемых изучаемыми структурами возрастных функциональных проявлений с возрастными особенностями их структурной организации.
У человека наибольшей полноты развития и сложности структурной дифференцировки по корковому типу наряду с корой большого мозга достигает кора мозжечка (S.Ramon у Cajal, 1909-1911; S.L.Palay, V.Chan-Palay, 1974; F.Sultan, V.Braitenberg, 1993). Интерес к коре мозжечка как наиболее удачной модели для изучения возрастных преобразований экранных структур на системном уровне обоснован двумя обстоятельствами:
1) кора мозжечка человека имеет ряд преимуществ для изучения в возрастном аспекте, а именно: определенность видового разнообразия нейронов и их локализации в корковых слоях, достаточную изученность общих принципов построения нейронных сетей (J.C.Eccles et al., 1967; O.Larsell, J.Jansen, 1972; M.lto, 1984; В.В.Фанарджян, 1992; R.Hawkes, 1994 и др.);
2) кора мозжечка по особенностям своей нейронной организации так же, как и кора большого мозга, может быть отнесена к системам высшей интеграции, выполняющим наиболее сложные функции управления и контроля; соответственно в ее развитии находят отражение наиболее общие закономерности формирования центральных интегративных систем, приуроченных к корковым структурам (J.C. Eccles, 1973; R.Llinas, 1974; П.К.Анохин, 1974, 1975).
Необходимость комплексного изучения структурных преобразований коры мозжечка человека в постнатальном онтогенезе диктуется также функциональной значимостью центральных регуляторных систем с участием мозжечка для индивидуального развития.
Нейроархитектоника коры мозжечка взрослого человека достаточно подробно изучена и освещена в литературе (S.Ramon у Cajal, 1911; J.C.Eccles, M.lto, J.Szentagothai, 1967; S.L.Palay, V.Chan-Palay, 1974). Антенатальное развитие мозжечка человека детально проанализировано в работах, М.Л.Боровского (1937) Б.М.Пэттена (1959), Л.Б.Вербицкой (1966), L. Verbitzkaya (1969), И.Г.Ашевской (1973) и др. Основные этапы формирования коры мозжечка в эмбриогенезе описаны S.Ramon у Cajal (1909, 1911). В единичных работах представлены данные об особенностях строения и микроструктуры коры мозжечка людей разного возраста (K.Kato et al., 1985; Р.И.Волкова, 1987; A.Laquerriere et al., 1992). Однако эти работы не дают целостного представления о закономерностях структурных преобразований коры мозжечка в постнатальном онтогенезе, что является существенным препятствием для понимания, в первую очередь, принципов и характера ее функционирования как высшей (наряду с корой больших полушарий) системы двигательной регуляции. До настоящего времени остаются практически неизученными постнатальные изменения цито- и фиброархитектоники церебеллярной коры человека, стратификационные процессы. Имеются лишь отрывочные сведения о структурной гетерогенности различных филогенетических корковых зон мозжечка (E.J.Mufson et al., 1991); необходимо изучение возрастных особенностей структурной организации коры левого и правого полушарий мозжечка (T.MMayhew et al., 1990).
В последнее время все больше внимания уделяется изучению тонких интра- и транскортикальных связей мозжечка (D.Jaarsma et al., 1995; V.T.Garyfallou et al., 1996; M.Glickstein, 1997) и принципам объединения нейронов и других структурных компонентов в ансамбли (N.Leclerc et al., 1988, 1990; W.I.Helker, 1990; R.Hawkes, 1997). Однако, несмотря на достаточную изученность структуры локальных межнейронных связей в коре мозжечка (N.M.Gerrits, J.Voogd, 1977, 1989; J.Voogd, 1992; J.A.Heckroth, 1992), анатомические аспекты ее ансамблевой организации остаются неразработанными.
Цель исследования состояла в том, чтобы изучить цито- и фиброархитектонику различных отделов коры мозжечка человека в области архи-, палео-, пренео- и неоцеребеллума от рождения до 20 лет в погодовых интервалах; выявить закономерности и возрастные периоды развития коры мозжечка как морфологической основы совершенствования интегративной деятельности мозга человека в постнатальном онтогенезе.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучить динамику стратификации коры мозжечка в области червя и полушарий и на этой основе выявить периоды наиболее интенсивного роста толщины коры и отдельных корковых слоев в области архи-, палео-, пренео- и неоцеребеллума от рождения до 20 лет.
2. Изучить в погодовых интервалах цито- и фиброархитектонику церебеллярной коры в топографически различных зонах мозжечка человека в постнатальном онтогенезе.
3. Изучить особенности созревания нейронной организации филогенетически отличающихся зон коры мозжечка в области архи-, палео-пренео- и неоцеребеллума от рождения до 20 лет.
4. Изучить межполушарную асимметрию структурной организации коры мозжечка человека и ее изменения в постнатальном онтогенезе.
5. Обосновать выделение возрастных этапов развития коры мозжечка человека в постнатальном онтогенезе.
Объект исследования. Объектом исследования служила кора мозжечка детей, подростков, юношей и взрослых от рождения до 34 лет (всего 118 наблюдений).
Предмет исследования: возрастные изменения толщины коры и ее слоев, цито- и фиброархитектоники, закономерности и возрастные этапы структурных преобразований коры мозжечка человека в области архи-, палео-, пренео- и неоцеребеллума в постнатальном онтогенезе.
Научная новизна. Проведено комплексное исследование структурных преобразований коры мозжечка человека в погодовых интервалах на протяжении постнатального онтогенеза. Впервые показано, что увеличение толщины коры и ее слоев в коре архи-, палео-, пренео- и неоцеребеллума происходит гетерохронно и неоднозначно по темпам, срокам и интенсивности роста. Получены количественные характеристики стратификации коры и выявлены периоды интенсивного и замедленного роста толщины коры и ее слоев в области клочка, узелка, язычка червя, пирамиды, бугра, ската, вершины, центральной, четырехугольной, верхней полулунной и двубрюшной долек. Показана зависимость темпов, сроков и интенсивности ростовых процессов от полушарной локализации, лобулярной и корково-ядерной топографии исследованных зон, а также их функциональной приуроченности к становлению интегративных функций коры мозжечка. Получены новые данные о межполушарной асимметрии структурной организации коры мозжечка и ее динамике в постнатальном онтогенезе.
Впервые от рождения до 20 лет прослежены сроки роста и дифференцировки нейронов всех типов, показан регулярный характер постнатального развития грушевидных нейроцитов. Обосновано представление о двухуровневой организации локальных специфических интракортикальных связей коры мозжечка человека с участием клеточных группировок-кластеров зернистого слоя.
На основе данных комплексного морфометрического синтеза выявлены три периода развития коры мозжечка от рождения до 20 лет, обоснованы морфологические критерии определения их временных границ в постнатальном онтогенезе.
Научно-теоретическая и практическая значимость. Морфологические данные, полученные в результате работы, вносят вклад в понимание общих принципов и закономерностей анатомического созревания коры мозжечка человека в постнатальном онтогенезе. Данные о темпах, сроках и интенсивности морфологических преобразований в архи-, палео-, пренео- и неоцеребеллуме с учетом специфики структурных изменений в различных топографических зонах извилины углубляют представления о развитии кортикальных интегративных систем мозжечка и служат морфологическим подтверждением тесной взаимосвязи процессов совершенствования экранных структур мозга как единого целого.
Полученные данные о возрастных макро- и микроструктурных преобразованиях коры мозжечка детей, подростков и юношей позволили с анатомических позиций обосновать три периода в развитии коры мозжечка человека в постнатальном онтогенезе, что имеет принципиальное значение для возрастной анатомии.
Полученные новые данные о полушарной специфике возрастных структурных преобразований церебеллярной коры и их особенностях в различных топографических локусах извилин дополняют современные представления о морфо-функциональной специализации коры мозжечка и ее генезисе.
Результаты исследований возрастных, топографических, локальных особенностей структурной организации коры мозжечка человека на разных этапах постнатального онтогенеза используются при проведении лекций и практических занятий по анатомии нервной системы в Российском университете дружбы народов, в курсах лекций по возрастной морфологии, нейрофизиологии и психофизиологии в Московском педагогическом университете, Московском городском педагогическом университете, Санкт-Петербургском государственном университете, Нижегородском и Коломенском педагогических институтах.
Результаты исследования использованы при подготовке учебно-методического пособия для педагогических вузов «Основы анатомии, физиологии, гигиены детей и подростков», М., МГПУ, 1999 г., а также включены в коллективную монографию «Физиология ребенка», М, 2000 г.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Закономерные структурные преобразования коры мозжечка человека в период от рождения до 20 лет, включающие увеличение толщины коры и ее слоев, рост размеров нейронов и клеточных группировок, изменение количества размерных классов грушевидных нейроцитов, усложнение дендритных и аксонных рамификации нейронов, а также системы внутрикорковых волокон разных типов, осуществляются гетерохронно в строгом соответствии с возрастными периодами развития коры.
2. Созревание макро- и микроструктурной организации коры мозжечка направлено от глубоких отделов мозжечкового листка к поверхностным. Градиент развития цитоархитектоники направлен от архицеребеллярных к неоцеребеллярным зонам коры мозжечка.
3. В ходе постнатального развития неокортекса мозжечка наблюдается левополушарная асимметрия ее структурной организации по показателям толщины коры и ее слоев. От рождения до 12 лет доминирование левого полушария отмечается на нижней поверхности мозжечка в области двубрюшной дольки, после 11-12 лет - на верхней поверхности мозжечка в области верхней полулунной дольки.
4. Формирование грушевидных нейроцитов коры мозжечка носит регулярный характер. От рождения до 20 лет грушевидные нейроциты всех корковых зон в своем развитии проходят одинаковые по характеру наблюдаемых изменений, но различные по продолжительности фазы роста, дифференцировки и структурной специализации.
5. Модульная организация коры мозжечка включает клеточные кластеры зернистого слоя - относительно автономные морфо-функциональные единицы церебеллярной коры, встроенные в двухуровневую сеть интракортикальных связей и обеспечивающие первый внутрикорковый уровень интеграции афферентной информации. Кластерная организация зернистого слоя коры мозжечка отличается региональной спецификой по количественным показателям и от рождения до 20 лет развивается гетерохронно в филогенетически отличающихся корковых зонах.
6. В постнатальном онтогенезе коры мозжечка определены три периода постнатального развития: первый - от рождения до 5 лет, второй - от 6 до 12 лет, третий - от 13-14 до 20 лет. В течение первого периода в структурной перестройке коры мозжечка доминируют процессы роста ее слоев и дифференцировки нейроцитов, протекающие одновременно. При этом детерминирован маловариантный характер развития макро- и микроструктуры коры мозжечка; преобладают жесткие (доминантные) системные связи. В течение второго периода структурные преобразования в коре мозжечка носят гетерохронный характер. При этом доминируют процессы дифференцировки и специализации нейроцитов; детерминировано поливариантное развитие макро- и микроструктуры; интенсивно формируются гибкие (вероятностные) связи. В течение третьего периода макро- и микроструктурные изменения на разных уровнях организации коры мозжечка постепенно стабилизируются; доминируют процессы специализации нейроцитов; преобладает формирование вероятностных системных связей.
Апробация работы. Материалы и основные положения диссертации доложены и обсуждены на XI Всесоюзном съезде АГЭ (Смоленск, 1991), III съезде ВНОАГЭ (Тюмень, 1992), I конгрессе Ассоциации морфологов стран СНГ (Тюмень, 1993), III конгрессе Ассоциации морфологов стран СНГ (1996), XXXIII международном конгрессе физиологических наук, IUPS (Санкт-Петербург, 1997), XV конгрессе международной федерации ассоциаций анатомов и 4-м международном симпозиуме им. Мальпиги (Рим, 1999), международном симпозиуме стран СНГ (Институт мозга АМН, 1992), XVII съезде Всероссийского физиологического общества им. И.П.Павлова (Ростов-на-Дону, 1998), конгрессе педиатров России (Москва, 1999), IX Всероссийской научно-практической конференции «Человек, здоровье, физическая культура и спорт в изменяющемся мире» (Коломна, 1999), научном совещании, посвященном 100-летию со дня рождения Н.Г.Хлопина (Санкт-Петербург, 1997) и др.
Материалы диссертации отражены в 35 печатных работах - статьях, тезисах и материалах конференций.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 415 страницах и включает введение, четыре главы (обзор литературы, материал и методы исследования, собственные данные, обсуждение полученных результатов) и выводы. Иллюстративный материал представлен 86 микрофотографиями, 138 рисунками, 84 таблицами. Библиографический указатель содержит 547 источников.
Система связей коры мозжечка с различными отделами мозга и приуроченность функций к тем или иным корковым зонам
Известно, что афферентные связи коры червя со спинным мозгом, в основном, прямые (гомолатеральные), тогда как связь полушарий большого мозга с полушариями мозжечка перекрестная (M.V.Carpenter, 1976, 1991; P.J.Orioli, P.L.Strick, 1989).
Афферентная иннервация филогенетически старого и древнего мозжечка (архи- и палеоцеребеллум) обеспечивается. 1) волокнами заднего спинно-мозжхечкового пути (tractus spinocerebellar posterior). В виде толстых моховидных волокон они достигают коры передней и задней частей мозжечкового червя (долек I-VI, VI-VII, VIII, IX у кошки), где слабо билатерально ветвятся (S.Lindstrom, M.Takata, 1972; O.Oscarsson, 1973; M.Matsushita, T.Tanami, 1987, M.Matsushita, 1988; M.Matsushita, H.Yaginuma, 1989). 2) волокнами от ядер задних канатиков продолговатого мозга (fibrae arcuatae externae) в составе луковично-мозж-ечкового тракта (tractus bulbocerebellaris). Оканчиваются в виде моховидных волокон в черве и частично в полушариях передней и задней долей мозжечка (O.Oscarsson, 1965, 1967; S.Beretta, V.Perciavalle, R.E.Poppele, 1991). 3) волокнами переднего спинно-мозжечкового пути (tractus spinocerebellaris anterior). В виде сильно ветвящихся моховидных волокон они заканчиваются в верхнем черве и промежуточной области передней доли мозжечка в его центральной дольке и вершине (дольки III-IV) преимущественно в проекционной зоне нижней конечности (A.Lundberg, O.Oscarsson, 1962; R.Burke, A.Lundberg, F.Weight, 1971). Нейроны заднего спинно-мозжечкового пути и ядер задних канатиков продолговатого мозга имеют небольшие рецептивные поля и возбуждаются при сокращении одной мышцы или небольшой группы мышц-синергистов (O.Oscarsson, 1965, 1967, 1973). Напротив, нейроны переднего спинно-мозжечкового пути имеют широкие рецептивные поля и могут возбуждаться в ответ на раздражение нервов, иннервирующих разные группы мышц. По мнению Ю.И.Аршавского и др. (1984), нейроны переднего спинно мозжечкового пути передают в мозжечок информацию не о работе собственно мышц, а о состоянии центральных спинальных механизмов. Волокна заднего и переднего спинно-мозжечковых путей, а также бульбоцеребеллярные волокна оканчиваются, в основном, в нижнем этаже зернистого слоя коры мозжечка (J.Szentagothai, 1964). В то же время, как показали C.-F.Ekerot, B.Larson (1972), в зернистом слое нижних отделов борозд коры мозжечка оканчиваются волокна, несущие проприоцептивную информацию, тогда как экстероцептивные волокна ветвятся главным образом в апикальных отделах извилин. Афферентная иннервация как филогенетически старых, так и новых корковых формаций (архи-, палео-, пренео- и неоцеребеллум) обеспечивается широко ветвящимися в коре червя и полушарий мозжечка волокнами, а именно. 1) ретикуло-мозжечковыми волокнами от латерального (в основном) ретикулярного ядра ствола мозга (nucleus reticularis lateralis). Оканчиваются в виде моховидных волокон билатерально в коре червя и ипсилатерально в коре полушарий мозжечка, где широко ветвятся (M.Matsushita, M.Ikeda, 1976;H.G.Hellstrom, 1978; Messages conveyed by spinocerebellar pathways..., 1978; K.Grottel, R.Zimny, K.Kowalski, 1988). Показано, что в верхнем этаже зернистого слоя коры мозжечка широко ветвящиеся моховидные волокна представлены преимущественно окончаниями ретикуло-мозжечковых афферентов, в нижнем - переднего и заднего спинно-мозжечковых путей (J.Szentaghothai, 1964). 2) вестибуло-мозжечковыми волокнами от всех вестибулярных ядер ствола мозга (nuclei vestibulares). Первичные афференты (т.е. прямые проекции на кору) оканчиваются в виде моховидных волокон, широко ветвящихся в черве, в связи с чем всю кору червя мозжечка относят к вестибуло-церебеллуму (N.Kotchabhakdi, F.Walberg, 1978, N.H.Barmark, R.W.Baughman, F.P.Eckenstein, 1992). Большинство терминален имеют ипсилатеральное распределение, гораздо меньшее их количество (в 1—11 и 1Х-Х дольках мозжечка кролика) обнаруживаются би- и контрлатерально (The primary vestibulocerebellar projection..., 1984), отмечается группировка этих терминалей в медио-латеральном направлении (I.E.Thunnissen, A.H.Epema, N.M.Gerrits, 1989). Данные о существовании первичных проекций от вестибулярных ядер к области клочка противоречивы (F.Walberg, E.Dietrichs, 1988; H.Tan, N.M.Gerrits, 1992; Vestibular primary afferent projection..., 1993). 3) волокнами ядерно-мозжечкового пути (tractus nucleocerebellaris), берущих начало от ядер черепных нервов (п. hyppoglossus, п. vagus, п. abducens, n. trigeminus и др.), а также волокнами от верхних бугорков четверохолмия (colliculus superior).
У млекопитающих оканчиваются в виде моховидных волокон ипсилатерально в коре IV-X долек червя, полушарном отделе передней доли, парамедианной дольке (гомолог tonsilla cerebelli у человека) задней доли мозжечка (N.Kotchabhakdi, G.H.Hoddevik, F.Walberg, 1978; R.Somana, F.Walberg, 1979; Cerebellar afferents..., 1980; J.Kassel, 1980; G.W.Patnck, M.A.Robinson, 1987; G.K.Roste, 1989 a, b; M.Ikeda, M.Matsushita, 1989, 1992). 4) волокнами ояиво-мозжечкового пути (tractus olivocerebellaris).
Оканчиваются в молекулярном слое коры червя и полушарий мозжечка в виде лиановидных волокон, терминали которых в коре передней доли сгруппированы в сагиттальные полоски шириной 200-400 мкм (O.Oscarsson, 1969; O.Oscarsson, B.Sjolund, 1977 a, b; K.Kawamura, T.Hashikawa, 1979; J.C.Desclin, F.Colin, 1980;C.Buisseret-Delmas, 1988; T.J.H.Ruigrok, R.-J.Osse, J.Voogd, 1992). Проекции филогенетически старых отделов оливы (медиальная часть основного и добавочных ядер) распределяются в пределах архи- , палео- и VII дольки пренеокортекса, тогда как новая латеральная часть главного ядра нижней оливы проецируется на неокортекс мозжечка (H.J.Groenewegen, J.Voogd, 1977; N.Kotchabhakdi, F.Walberg, A.Brodal, 1978; S.A.Azizi, 1989; Y.Ikeda, H.Noda, Sh.Sugita, 1989; D.M.Armstrong, 1990) и зрительную зону червя в области VI-VIII долек (G.H.Hoddevik, A.Brodal, F.Walberg, 1976).
Возрастные изменения толщины коры и слоев в области узелка
Для определения возрастных изменений средних значений размерных показателей грушевидных нейроцитов при проведении измерений на группе срезов коры мозжечка, полученных от разных индивидуумов, использовали метод оценки и сравнения средних величин с учетом вариабельности первичных измеряемых объектов и индивидуальной изменчивости (И.Г.Потапова, Г.С.Катинас, С.Б.Стефанов, 1983). С помощью пакета статистических программ «Biotest» (в комплекте BIOSCAN-AT) производилась оценка и сравнение средних величин \j с вычислением стандартной ошибки т и стандартного квадратического отклонения о, для группы клеток на срезе. Аналогичные вычисления производились также для группы срезов коры определенной зоны мозжечка, полученной у одного индивидуума.
Одновременно вычислялось среднее значение площади профильных полей X всех нейронов, измеренных на всех срезах от всех индивидуумов одной возрастной группы. Определение стандартной ошибки общего среднего тх производилось с учетом необходимого сложения групповых дисперсий. Вычисление общего среднего квадратического отклонения ах выполнялось с использованием коэффициента J по таблицам Р.Б.Стрелкова (1966). Значимость различий между средними, определяли с помощью критерия t (критерий Стьюдента) для выборок с неравным числом наблюдений (Д.Б.Оуэн, 1973). Достоверность различий процентного соотношения грушевидных нейроцитов различных размерных классов вычисляли по Г.Г.Автандилову (1980).
Данные измерений кластеров в зависимости от величины ППКГ группировались в классы с интервалом в 40 мкм . К 1-му размерному классу относили кластеры площадью менее 40 мкм (но не менее 10 мкм ), ко 2-му размерному классу - от 41 до 80 мкм2, к 3-му размерному классу - от 81 до 120 мкм и т.д. Все клеточные группировки зернистого слоя в коре мозжечка человека охватывались 8-ю размерными классами, из которых 1-й класс включал мелкие кластеры, 2-й класс - группировки среднего размера, 3-й -крупного и 4-8-й -сверхкрупного размера.
Обработка полученных данных производилась с использованием базового пакета программ для статистической обработки данных «Biotest», а также метода оценки и сравнения средних величин с учетом вариабельности первичных измеряемых объектов и индивидуальной изменчивости (И.Г.Потапова, Г.С.Катинас, С.Б.Стефанов, 1983) с применением констант распределения Пуассона для расчета средней, ошибки средней и среднего квадратического отклонения (Н.Бейли, 1962; П.Ф.Рокицкий, 1967). Расчет достоверности различий между средними показателями ППКГ одной исследуемой зоны коры мозжечка детей разного возраста или разных корковых зон в одной возрастной группе производился с использованием t-критерия Стьюдента.
Обработка измерений площадей профильных полей грушевидных нейроцитов и клеточных группировок зернистого слоя в архи-, палео-, пренео- и неоцеребеллуме производилась также описанным выше методом выравнивания возрастных рядов эмпирических значений изучаемого признака по асимптотической функции.
На заключительном этапе работы для получения интегральной характеристики структурных преобразований коры мозжечка человека в постнатальном онтогенезе использован метод морфометрического синтеза по С.Б.Стефанову, Н.С.Кухаренко (1988, 1989), позволяющий получить объективные критерии для выделения возрастных периодов развития коры мозжечка.
Преимуществом данного метода для оценки структурных возрастных преобразований является возможность объективного выявления временных границ периодов структурных перестроек на основе количественных критериев с дополнительным учетом качественных структурных характеристик. Значимым интегральным параметром морфометрического синтеза является коэффициент связи (КС) всей совокупности морфометрических показателей. В данной работе КС рассчитывался по результатам сравнения 4284 показателей. Каждая из 21-ой возрастных групп описана по 204-м признакам, причем каждая из 4284 величин выражена средней арифметической и ее доверительными границами. При этом каждый признак сравнивался с одноименным во всех возрастных группах.
Интегральная характеристика отражает возрастную динамику изменения коэффициента связи (КС) всей совокупности морфометрических показателей. Поскольку различные по природе признаки непосредственно суммировать и сравнивать невозможно, все значения признаков переводились в «матрицы отношений», каждый признак сравнивался с одноименным во всех исследованных возрастных группах, а результаты сравнений записывались в виде знаков «+», «-», «О» (т.е. достоверно больше, меньше или неразличимо). Алгебраическая сумма Z± показывала меру преобладания положительных или отрицательных различий в суммарном соотношении двух возрастных групп по всей совокупности признаков и их соотношений. По результатам сравнения признаков вычисляли коэффициент связи (КС) возрастных групп по формуле: [!(+) - Ц-)] / [!(+) + Ц-)1 100 % , где числитель дроби представляет собой алгебраическую сумму различий признаков и показывает направление преобладающих различий группы признаков в возрастном ряду, а знаменатель - сумму достоверно значимых различий, характеризующую распознаваемость этой группы в том же ряду. Таким образом, возрастная динамика КС указывала на правомерность объединения тех или иных годовых возрастных отрезков в более крупные возрастные периоды.
Возрастные изменения толщины коры и слоев в области пирамиды мозжечка
В области пирамиды толщина коры мозжечка новорожденных варьирует на вершине извилины от 266,0 до 560,8 мкм, составляя в среднем 360,6±22,6 мкм, на боковой стенке - от 146,2 до 308,0 мкм, в среднем 197,7+12,5 мкм, на дне борозды - от 138,8 до 222,8 мкм, в среднем 156,9±6,5 мкм (табл. 47-49 Приложения).
Синхронный рост коры в толщину во всех кортикальных локусах пирамиды наблюдается в течение первых двух лет жизни. В этот период отмечаются наибольшие годичные приросты коры в толщину (рис. 80). Значимые приросты толщины коры в области пирамиды мозжечка наблюдаются на вершине извилины к 7 годам, на боковой стенке - к 3 и 7 годам, на дне борозды - к 5 годам. После 7 лет толщина коры во всех локусах мозжечкового листка в среднем постепенно стабилизируется (рис. 81).
Диапазон вариабельности коркового поперечника в пирамиде на первом году жизни не изменяется, к концу второго года уменьшается на вершине извилины в 3,4 раза и увеличивается на дне борозды в 2,2 раза (р 0,001) по сравнению с новорожденными. После 4-5 лет показатели вариационного размаха толщины коры в области пирамиды увеличиваются в 1,7-5,3 раза по сравнению с новорожденными (р 0,05-г0,001). Наибольший разброс показателей толщины коры наблюдается на вершине извилины к 11 и 16 годам, на боковой стенке к 12 годам, на дне борозды - к 14 годам. К 20 годам толщина коры мозжечка в области пирамиды на вершине извилины варьирует от 622,8 до 1122,6 мкм, в среднем 974,2±64,5 мкм, на боковой стенке - от 619,8 до 915,0 мкм, в среднем 735,4+38,1 мкм, на дне борозды - от 206,4 до 369,0 мкм, в среднем 290,2±21,0мкм. Расширение поперечника коры в области пирамиды мозжечка с возрастом определяется особенностями локального развития корковых слоев. Зернистый слой коры в пирамиде мозжечка у новорожденных варьирует от 152,6 до 359,8 мкм, составляя в среднем 222,6+16,0 мкм, на боковой стенке - от 82,4 до 198,2 мкм, в среднем 113,3±9,0 мкм, на дне борозды - от 56,2 до 126,2 мкм, в среднем - 88,2±5,4 мкм. Увеличение толщины зернистого слоя отмечается во всех топографических локусах к 3-4 месяцам, к 8-9 месяцам и к концу первого года жизни (рис. 82). К 2 годам значимый прирост поперечника слоя отмечается в апикальном отделе мозжечкового листка, к 3 годам - на боковой стенке извилины. Толщина зернистого слоя в области пирамиды достоверно увеличивается до 5-7 лет. От 8 до 20 лет ее величина на вершине и боковой стенке извилины не изменяется; на дне отмечается уменьшение толщины слоя к 10-11 годам. Вариационный разброс показателей толщины зернистого слоя коры в период от рождения до 20 лет увеличивается в 1,7-2,9 раза по сравнению с новорожденными (р 0,05-Н),001) и достигает максимальных значений на вершине и боковой стенке извилины к 8-9 годам, на дне борозды - к 6 и 14 годам. В 20 лет толщина зернистого слоя в области пирамиды мозжечка составляет в среднем на вершине извилины, боковой стенке и дне борозды соответственно 674,2±61,8 мкм, 380,2±24,7 мкм и 91,4±8,3 мкм. Молекулярный слой коры в области пирамиды мозжечка у новорожденных составляет от 104,0 до 201,0 мкм, в среднем 138,0+7,5 мкм, на боковой стенке - от 52,2 до 110,8 мкм, в среднем 84,4±4,5 мкм, на дне борозды - от 48,2 до 96,6 мкм, в среднем 68,7±3,7 мкм. Наибольшие приросты толщины молекулярного слоя наблюдаются в течение первых двух лет жизни во всех топографических локусах коры, в 3 года - на боковой стенке, в 7 - на вершине извилины. От 8 до 20 лет толщина молекулярного слоя коры в пирамиде мозжечка не изменяется (см. рис. 82). Вариабельность толщины молекулярного слоя с возрастом увеличивается более интенсивно, чем зернистого - в 1,8-7,3 раза по сравнению с новорожденными (р 0,02-Ю,001) и более выражена в области боковой стенки извилины и дна борозды. Наибольшие показатели вариационного размаха толщины молекулярного слоя в коре пирамиды отмечаются на вершине извилины к 7 и 16 годам, на боковой стенке - к 9 годам, на дне борозды - к 7-8 годам. В 20 лет толщина молекулярного слоя в коре пирамиды мозжечка составляет в среднем на вершине извилины - 299,9±38,0 мкм, на боковой стенке - 355,2+17,0 мкм, на дне борозды - 198,7+17,7 мкм. Темпы постнатального прироста толщины слоев коры мозжечка неодинаковы в различных локусах извилин пирамиды (рис. 83).
Зернистый слой на вершине мозжечкового листка растет в толщину от рождения до 20 лет интенсивнее по сравнению с кортикальными слоями на дне борозды (р 0,05). Прирост зернистого слоя в толщину иа дне борозды наименее выражен по сравнению с другими слоями коры в пирамиде мозжечка. Темпы прироста поперечника молекулярного слоя во всех локусах извилины достоверно не различаются.
Особенности структурной организации зернистого слоя коры мозжечка человека в постнатальном онтогенезе
Результаты изучения возрастных особенностей больших зерновидных нейроцитов во всех исследованных корковых зонах мозжечка показывают, что темпы созревания клеток Гольджи и Лугаро, независимо от расположения в поверхностном и/или глубоком этаже зернистого слоя, практически не уступают темпам развития клеток Пуркинье. Увеличение профильных полей больших зерновидных нейроцитов к 20 годам наблюдается в 2,3-4,4 раза по сравнению с новорожденными и продолжается в архицеребеллуме до 9 лет, в остальных зонах церебеллярной коры - до 11-12 лет.
Рост и дифференцировка интернейронов молекулярного слоя (корзинчатых и звездчатых нейроцитов) наиболее интенсивны от рождения до 3-5 лет. От рождения до 5 лет в архи- и неоцеребеллярной коре размеры корзинчатых нейронов увеличиваются в 5,9-9,0 раза, звездчатых - в 5,0 раз. В палео- и пренеоцеребеллярной коре площади корзинчатых нейронов увеличиваются за тот же период в 8,2-10,4 раза, звездчатых - в 5,7-7,3 раза. От 5-6 до 17-18 лет в палео- пренео- и неоцеребеллярных зонах коры наблюдается небольшое количество наиболее крупных корзинчатых и звездчатых нейроцитов, размеры которых в 13,0-14,1 раза больше, чем у новорожденных.
Таким образом, от рождения до 20 лет темпы увеличения размеров интернейронов молекулярного слоя в 2,1-2,8 раза больше, чем темпы роста грушевидных и больших зерновидных нейроцитов коры мозжечка. Звездчатые нейроциты в молекулярном слое от рождения до 2-3 лет растут не так интенсивно, как корзинчатые клетки. Увеличение размеров звездчатых, как и больших зерновидных нейроцитов, наблюдается до 11-12 лет, а отдельных, наиболее крупных нейронов -и в более поздние сроки. Изучение структурных преобразований цитоархитектоники коры мозжечка показало, что практически во всех исследованных корковых зонах мозжечка, начиная с новорожденных и до 20 лет, наблюдается дублирование нейронов всех основных типов, клеток Пуркинье (рис. 198), больших и малых зерновидных нейроцитов, корзинчатых и звездчатых нейроцитов. По мнению А.А.Маркосяна (1969) дублирование нейронов необходимо рассматривать как структурную основу компенсаторного механизма, повышающего морфофункциональную надежность незрелого мозга. Проведенный в широком онтогенетическом плане гистологический анализ, выявивший дубли нейронов разных типов практически во всех рассмотренных возрастных группах, не позволяет согласиться с однозначной интерпретацией функциональной роли дублирования в отношении коры мозжечка человека. По-видимому, дублирование клеток в церебеллярной коре человека выступает не как временный компенсаторный компонент, а как важный формирующий принцип микроструктурной организации. Реализация этого принципа на всех этапах постнатального онтогенеза обеспечивает функциональную надежность церебеллярной коры, нейроны которой включены в сложные многоуровневые системы внутрикорковых сетей (U.Musshoff, 1995; А.Б.Мелик-Мусян, В.В.Фанарджян, 1998).
Изучение фиброархитектоники показало, что усложнение дендритных рамификации клеток Пуркинье во всех филогенетически отличающихся зонах наблюдается к концу первого полугодия жизни, а также от 1 до 3-4 лет. В период раннего детства отмечается увеличение толщины дендритов и увеличение порядков ветвлений до 3-4 в проксимальных отделах дендритных букетов. Формирование дистальных отделов дендритных букетов завершается в палеокортексе в период от 5 до 7 лет, в неокортикальных формациях мозжечка - в 10-12 лет, т.е. по срокам практически совпадает с этапами дифференцировки и специализации нейронов. Формирование дендритных аппаратов корзинчатых нейроцитов наблюдается, в основном, от 2 до 5 лет, звездчатых - от 3 до 11-12 лет.
Изучение возрастных изменений волокон в коре мозжечка показало, что градиент развития волокнистого компонента направлен от медиальных отделов коры мозжечка к латеральным в соответствии с корково-ядерной топографией, а также от базальных к апикальным отделам мозжечкового листка. От рождения до 2-3 лет волокнистые структуры наиболее интенсивно выражены в архи-, палео- и пренеоцеребеллярных зонах червя и в глубоких отделах извилины, к 5-6 годам - в полушариях и в поверхностных отделах извилины.
К 5-6 годам относительно густые волокнистые сплетения распределяются в пределах проксимальных отделов дендритных букетов клеток Пуркинье, охватывая тела нейронов и область начального сегмента их аксонов. После 6-7 лет наблюдается усложнение сети волокон в апикальных отделах извилин преимущественно в области верхнего этажа зернистого слоя, в ганглионарном слое и верхнем этаже молекулярного слоя. Результаты морфометрического анализа свидетельствуют о том, что в период от 2 до 4 лет, а также от 6 до 7 лет значимые изменения толщины коры и слоев в большинстве церебеллярных зон не связаны с достоверным ростом количественных показателей цитоархитектоники.
