О пирамидальном пути и электромиографии

Лидия Кашуро
         Цели каждого из присутствовавших на данном курсе мне, конечно, были неведомы, но лично я была там  по тому, что меня интересует разработка медицинских приборов, например, сейчас это электромиограф.   
         
         Электромиограф как и другие электрофизиологические приборы исследует разницу потенциалов между какими-то двумя точками на теле человека. С точки зрения физики – при сокращении мышцы (в результате, например, сжатия кулака, двигания ушами, бровями и т.д.) прибор фиксирует возникающую разницу потенциалов между двумя электродами, установленными в разделенных пространственно точках данной мышцы. Поскольку потенциалы на теле человека крайне малы, то, снимаемые электродами, они затем приходят на усилительную схему. Чтобы вместе с тонким сигналом не усиливать и шумы, между электродами и усилителем выполняются аппаратные (реальные, физические) фильтры. А также фильтры устанавливаются программные – они очищают дополнительно сигнал уже не на линии его передачи, а после прохождения через усилитель.
В зависимости от того какие выполнены электроды миограф может быть использован для глобальной (поверхностной миографии) – один электрод накладывается на «брюшко» мышцы, другой на область сухожилия, крепящего данную мышцу к суставу. Или для игольчатой миографии, когда электроды это иглы и вводятся они внутрь мышцы.
Существует также стимуляционная миография, при которой исследуется проведение по нерву, а не только поведение самой мышцы. Для этого стимулируется нейрон – третьим специализированным электродом - и фиксируется мышечный ответ, он анализируется, сопоставляется с некоторым эталонным (обычно с ответом здоровой мышцы у того же человека) и на основе анализа и сравнения делается вывод о здоровье или нарушении при прохождении сигнала по проводящему пути.
Для анализа данных кроме того, что данные эти надо оцифровать с помощью аналого-цифрового преобразователя, еще необходимо знать хотя бы в общих чертах полный путь (систему), по которому в теле человека происходит управление движениями.
В лекциях изучаемого курса – 1-я часть лекции №12 – рассматривается этот путь. Он называется пирамидальный путь (система).
А именно, нам сообщается, что произвольные движения то есть новые движения в новых условиях, которыми управляет кора больших полушарий, используя сенсорный контроль (зрительный, тактильный и т.д.). При многократном повторении такие движение автоматизируются, переходя из управления с помощью коры полушарий под управление мозжечка и базальных ганглиев.
        Итак, для произвольных, сиречь новых движений правление происходит в 3 этапа: выбор программы – ассоциативная лобная кора; «разбиение» программы на совокупность, входящих в ее состав движение – премоторная кора, поле 6 по Корбиниану Бродману; запуск сокращений конкретных мышц – моторная кора, поле 4
Сначала активируется лобная ассоциативная кора и запускает волевым усилием выбранную программу, затем поле 6 по принципу дивергенции сигнала раскладывает программу на более простые подпрограммы, далее поле 4 раскладывает каждое движение – подрограмму на набор конкретных мышечных сокращений.
Например, программа – разогнуть плечевой сустав. А в нем несколько мышц: грудная, дельтовидная, трапецевидная, в каждой – двигательные единицы (ДЕ), с которыми работают конкретные мотонейроны. К этим мотонейронам нужно подать правильные команды-сигналы – всем этим и занимаются нейроны поля 4 – моторной коры и все перечисленное приводит к необходимости упомянутой второй дивергенции сигнала – разложению движений в набор конкретных команд конкретным мышцам с их набором ДЕ.
Основная часть пирамидального пути  начинается с моторной коры, она передает сигнал далее к двигательным центрам мозга, к мозжечку, базальным ганглиям, к спинному мозгу, к двигательным ядрам черепных нервов.
Например, тонкая моторика пальцев связана с шейными сегментами спинного мозга. В этом случае важно рассматривать часть пирамидального пути от мозга головного к мозгу спинному.
Клетки Беца в пятом слое моторной коры дают самые быстро проводящие аксоны, некоторые из них такие длинные, что отправляются прямо к мотонейронам передних рогов серого вещества спинного мозга и уже те управляют тонкой моторикой пальцев. 
Пирамидный тракт самый эволюционно новый, самый быстрый.
На выходе из головного мозга основная часть пирамидного тракта перекрещивается и в итоге правой стороной мышц управляет левое полушарие мозга, а левой стороной - правое. Моторная кора, как и соматосенсорная, это как бы карта нашего тела: соматосенсорная - кожной чувствительности, а моторная – мышечной. Чем меньше по размеру (тоньше)  двигательные единицы данной мышцы, тем больше нейронов моторной коры сопоставлены этой мышце. Поэтому зоны губ, языка, пальцев такие большие по сравнению с зонами, представляющими другие мышцы.
Для конструирования миографа этих знаний о пирамидальном пути вполне достаточно, но совершенно необходимо добавить, что пирамидный путь включает три пучка:
а) корково-ядерный путь (tr. corticonuclearis), осуществляющий центральное кодирование программы движений в двигательных ядрах черепных нервов (III, IV, V, VI, VII, IX, X, XI, XII пары);
б) передний корково-спинальный путь (tr. corticospinal anterior);
в) боковой корково-спинальный путь (tr. corticospinalis lateralis).
Оба последних пучка проводят импульсы программы движений к мотонейронам спинного мозга.
И как раз исследованием прохождения сигнала по нервам на участках пирамидального пути:
Кортико-нуклеарного (а)
Кортико-мускулярного переднего и бокового (б,в), а также исследованием состояния самой мышцы и составляющих ее ДЕ и занимается электромиография
       Как известно, сам по себе прибор сейчас мало информативен, информативна и более дорогостояща, скорее, та программа, которая прилагается к прибору для обработки полученных данных. И более того, без собственного программного обеспечения современный медицинский прибор, практически, не реализуется.
      А современные "умные" приборы, то есть содержащие алгоритмы из области так называемого "искусственного интеллекта", должны уже и ставить после анализа первичный диагноз обследованного.
      В связи с этим проектировщику необходимы более широкие знания о пирамидальном пути (системе) нежели это было дано в лекциях
      Итак, это прежде считалось, что все волокна пирамидного пути начинаются от клеток коры передней центральной извилины. В настоящее время установлено, что только около 40% аксонов, проходящих через пирамиды (2 клиновидной формы выпуклости на вентральной поверхности продолговатого мозга), начинается от клеток двигательной зоны коры, а 20% аксонов пирамидного пути начинается от клеток задней центральной извилины (соматосенсорная область). Остальные 40% волокон присоединяются к пирамидному пути от клеток различных областей коры полушарий большого мозга.
       Первые нейроны располагаются в передней центральной извилине, предцентральной и парацентральной дольках (поля 4—6), часть нейронов разбросана в других корковых полях (7—8—9—22—24 и др.). Существенным моментом является то, что все корковые поля пирамидного пути связаны с нейронами, которые своей деятельностью подавляют моторную активность двигательной зоны и находятся в полях 2 — 4 — 8—19. Подобная тормозящая система отсутствует у других проводящих путей. Кроме того, в поле 4 есть участок 4S, откуда специальные аксоны достигают ядер ретикулярной формации, которая оказывает тормозящее или возбуждающее влияние на произвольные рефлексы.
      Итак, первые нейроны пирамидного пути находятся в различных областях коры полушарий головного мозга.
      Например, в V слое коры головного мозга имеются пирамидные клетки Беца, аксоны которых принимают участие в образовании лучистого венца белого вещества полушарий мозга. Эти волокна конвергируют вниз, проходя в колене и в 2/3 задней ножки внутренней капсулы. Пирамидные клетки имеют длинные аксоны и большое число коллатералей, которые подключают несколько двигательных клеток
        Как вскользь указывалось в одной из первых лекций курса, а именно, в лекции №2 часть 1. волокна пирамидного пути, пройдя внутреннюю капсулу, располагаются в основании ножки мозга, где от них отделяются перекрещенные волокна к ядрам глазодвигательного нерва (иннервирующего, верхнюю, нижнюю, медиальную прямые, нижнюю косую мышцы глазного яблока и мышцу, поднимающую верхнее веко), к ядру блокового нерва (иннервирующего верхнюю косую мышцу глазного яблока) и к ядру отводящего нерва (иннервирующего латеральную прямую мышцу глазного яблока).
       Из основания ножки мозга пирамидный путь спускается в вентральную часть моста, на уровне которого отделяются перекрещенные волокна для контакта с двигательным ядром тройничного нерва (иннервирующего жевательные мышцы), с двигательным ядром лицевого нерва (иннервирующего мимическую мускулатуру); некоторые волокна отдают коллатерали в ретикулярную формацию. Пучок пирамидного пути расположен в мосту некомпактно, через него поперечно проходят волокна корково-мостомозжечкового пути.
      В продолговатом мозге волокна пирамидного пути объединяются в компактный пучок и на вентральной поверхности продолговатого мозга образуют пирамиды. Собственно из-за этих мощных объединений рассматриваемый путь и получил свое название.
В каждом из двух трактов пирамидных путей содержится около 1 млн. волокон, главным образом тонких и слабо миелинизированных. Интересно, что  только около 3% волокон это аксоны клеток Беца. У них утолщенный диаметр и утолщенная миелиновая оболочка.
      В продолговатом мозге с волокнами пирамидного пути контактируют также двигательные ядра языкоглоточного (IX пара), блуждающего (X пара), добавочного (XI пара), подъязычного (XII пара).
      Поскольку волокна пирамидного пути, направляющиеся к ядрам двигательных черепных нервов, перекрещиваются, то эти ядра получают иннервацию от волокон своей и противоположной сторон. Поэтому при центральном одностороннем поражении коры полушарий мозга или проводящих путей НЕ БЫВАЕТ полного паралича мышц, иннервируемых III, IV, V, VI, VII, IX, X, XI парами черепных нервов.
      В области пирамид продолговатого мозга небольшая часть волокон пирамидного пути, огибая нижнюю оливу через нижнюю или среднюю ножку мозжечка, входит в него.
     В нижней части продолговатого мозга пирамидный путь разделяется на два пучка.
     Один большой пучок (около 80% волокон) перекрещивается (decussatio pyramidum) и переходит в латеральный канатик спинного мозга, образуя боковой корково-спинномозговой путь (tr. corticospinalis lateralis). Волокна этого пути оканчиваются возле дендритов вставочных клеток (II нейрон), расположенных в задних столбах спинного мозга. Их еще называют – задние «рога» спинного мозга.
      Аксоны этих клеток передают импульсы вставочным клеткам (III нейрон) переднего столба (передних «рогов»), а последние — большим альфа-нейронам (IV нейрон) передних «рогов», от которых импульсы направляются к малым альфа-нейронам (V нейрон), а также к мышцам конечностей и туловища.
      То есть один МОТОНЕЙРОН находится в мозге, но есть ВТОРОЙ, который находится либо в передних «рогах» спинного мозга (движение мышц тела), либо в ядрах черепно-мозговых двигательных нервов(движение мышц головы)
      Меньшая часть пирамидного пути в продолговатом мозге не перекрещивается и спускается в переднем канатике под названием переднего корково-спинномозгового пути (tr. corticospinalis anterior). В каждом сегменте спинного мозга его аксоны переходят на противоположную сторону, переключаясь в передних столбах одной частью на вставочные нейроны (II нейрон) и другой — на мотонейроны (II нейрон). Аксоны вставочных нейронов подключаются к малым альфа-нейронам (III нейрон), аксоны которых достигают мышц туловища и конечностей.
      Волокна вставочных нейронов прослеживаются в шейных и верхних грудных сегментах спинного мозга. Часть волокон переднего корково-спинномозгового пути переключается в мотонейронных пулах своей стороны.
      Аксоны периферического спинномозгового нерва, являющиеся отростками крупных мотонейронов передних «рогов» серого вещества спинного мозга, иннервируют экстрафузальные мышечные волокна поперечнополосатых мышц. Каждое волокно имеет химически чувствительную область — концевую пластинку, где оканчивается двигательный аксон; она эквивалентна постсинаптической мембране нейрона.
      При возбуждении аксон мотонейрона выделяет ацетилхолин, воздействующий на концевую пластинку при этом наблюдается деполяризация мышечного волокна и генерация электрического импульса, который распространяется в обе стороны к концам мышечного волокна, вызывая кратковременное его сокращение.
       Следовательно, пирамидный путь осуществляет главным образом перекрестную иннервацию. Поражение бокового корково-спинномозгового пути вызывает расстройство движений конечностей на противоположной стороне и почти не нарушает функции мышц туловища вследствие сохранения иннервации за счет переднего кортикоспинального пучка. Такой односторонней иннервацией обладают не все мышечные группы.
      Большая часть мышц, а именно мышцы глазного яблока, жевательные, мимические мышцы верхней части лица, глотки, гортани, шеи, туловища и промежности, имеет двустороннюю иннервацию за счет волокон перекрестных и своей стороны. Односторонне иннервируются мышцы конечностей, языка, мимические мышцы ниже ротовой щели. Поражение соответствующих клеток коры вызывает полный паралич.

Список литературы:
1. Медицинская энциклопедия, Пирамидальный путь. Пирамидная система
http://www.medical-enc.ru/anatomy/piramidnyj-put.shtml
http://www.medical-enc.ru/15/pyramidal-system.shtml
2. Мышцы головы человека, Википедия https://ru.wikipedia.org/wiki/
3. Черепные нервы, Википедия
https://ru.wikipedia.org/wiki/
4. Медицинский канал, Стимуляционная миография
5. ЭНМГ-исследование   проведения   по нерву (М- и S- ответы, F-волна и   H –рефлекс)