< Back      Конференция 2006       Next >

Асимметрия микроструктуры зернистого слоя коры мозжечка в постнатальном онтогенезе человека (по данным компьютерной морфометрии)

 Т.А. Цехмистренко, Н.А. Черных

Российский университет дружбы народов, Институт возрастной физиологии РАО, Москва, Россия, anatomy@med.rudn.ru

В последнее время все больше внимания уделяется изучению принципов объединения нейронов и других внутрикорковых структурных компонентов в ансамбли [4]. Однако, несмотря на достаточную изученность структуры локальных межнейронных связей в коре мозжечка [5], анатомические аспекты ее ансамблевой организации и межполушарные различия в сроках и темпах созревания церебеллярной коры остаются неразработанными.

Задача исследования состояла в том, чтобы изучить особенности созревания и межполушарную асимметрию нейронной организации зернистого слоя различных отделов коры мозжечка человека в области архи-, палео-, пренео- и неоцеребеллума от рождения до 20 лет в погодовых интервалах; выявить закономерности развития коры мозжечка как морфологической основы совершенствования интегративной деятельности мозга человека в постнатальном онтогенезе.

Основные идеи и методы решения. В соответствии с задачей работы исследованы 118 мозжечков от трупов людей обоего пола в возрасте от рождения до 34 лет. Основную группу составили практически здоровые люди, погибшие насильственной смертью. После фиксации целого мозжечка в 10% нейтральном формалине, приготовленном на физиологическом растворе кусочки коры мозжечка для гистологического исследования забирали в строго локализованных местах в области 17 зон на верхней и нижней поверхности мозжечка, относящихся к архи-, палео-, пренео и неоцеребеллуму. Кусочки ткани мозжечка обезвоживали в спиртах восходящей концентрации, заливали в парафиновые блоки и целлоидин. Сагиттальные парафиновые срезы толщиной 5 и 10 мкм окрашивали крезиловым фиолетовым по Нисслю, а также импрегнировали нитратом серебра методом Петерса; целлоидиновые срезы - методом Гольджи.

Измерение площади, занимаемой на срезе клеточными группировками (кластерами) зернистого слоя, проводили методом компьютерной морфометрии по программам BIOSCAN-AT и Image-Tools. Для изучения площади профильных полей клеточных группировок зернистого слоя использовались программные возможности кластерного анализа изображений клеточного пула. Выделение группировок в процессе кластеризации оптического изображения для последующей статистической обработки производилось автоматически с визуальным контролем без учета клеточного состава группировок-кластеров. Основой для выделения кластеров служил принцип близкого взаиморасположения нейроцитов: расстояние между нейроцитами составляло один диаметр малого зерновидного нейроцита и меньше, т.е. менее 4-6 мкм. Морфометрический анализ включал измерение площадей профильных полей клеточных группировок зернистого слоя в области апикальных (верхушечных) и базальных (нижних боковых) отделов листков мозжечка, различающихся по источникам афферентных корковых проекций.

В зависимости от величины площади профильного поля данные измерений кластеров группировались в классы с интервалом в 40 мкм². К 1-му размерному классу относили кластеры площадью менее 40 мкм² (но не менее 10 мкм²), ко 2-му размерному классу – от 41 до 80 мкм², к 3-му размерному классу – от 81 до 120 мкм² и т.д. Клеточные группировки 1-го класса относили к мелким кластерам, 2-го класса – к группировкам среднего размера, 3-го –крупного и 4-8-го –сверхкрупного размера.

Для определения возрастных изменений размерных показателей кластеров зернистого слоя применяли базовый статистический пакет «Biotest» программы BIOSCAN-AT и другие математические методы статистического анализа [1, 2].

Полученные результаты. Изучение структуры зернистого слоя методом кластерного компьютерного анализа оптических изображений позволило установить, что уже у новорожденных в зернистом слое всех изученных церебеллярных корковых зон наблюдается тенденция клеток–зерен к пространственно близкому, локальному взаиморасположению (агрегированию). Кластерная организация структуры верхнего этажа зернистого слоя коры мозжечка отчетливо прослеживается на срезах толщиной 5 мкм, окрашенных методом Ниссля. Клеточные агрегации (кластеры, группировки) зернистого слоя обнаруживаются также на препаратах, импрегнированных нитратом серебра по методу Гольджи и Петерса.

Клеточные группировки верхнего этажа зернистого слоя коры мозжечка включают, в основном, малые зерновидные нейроциты. В составе кластеров отмечены также клетки Гольджи и глиоциты. Во всех исследованных церебеллокортикальных локусах преобладают мелкие агрегации площадью от 20 до 40 мкм².

В постнатальном онтогенезе происходит нарастание количества клеток в составе группировок и повышение процентного содержания кластеров среднего (от 40 до 80 мкм²) и крупного (более 80 мкм²) размера. От рождения до 20 лет площадь клеточных агрегаций зернистого слоя в плоскости сагиттального среза увеличивается в среднем во флоккулонодулярном отделе в 1,4-2,3 раза; в области верхней поверхности – в 1,8-2,9 раза; в области нижней поверхности мозжечка – в 2,3-4,3 раза. Наибольшие темпы роста отмечаются к концу 1 года жизни и 5 годам во всех исследуемых зонах, а также к 2-3 годам на вершине извилины. Совершенствование кластерной организации проявляется в уменьшении относительного количества мелких и увеличении количества средних, крупных и сверхкрупных кластеров [6]. На вершине и боковой стенке извилины увеличение площадей кластеров в архицеребеллуме наблюдается до 9 лет, в червячных зонах палео- и пренеоцеребеллума – до 12-16 лет, в палеоцеребеллярной и неоцеребеллярной коре полушарий – до 13-15 лет.

Рис. 1. Возрастные изменения площади кластеров зернистого слоя коры в области архицеребеллума. Указаны ошибки средней.

Межполушарные различия в сроках и темпах созревания клеточных группировок зернистого слоя наблюдаются как в области флоккулонодулярного отдела, так и на верхней и нижней поверхностях коры мозжечка. В области архицеребеллума на вершине извилины в 3 года кластеры в среднем крупнее в левом клочке, в 9 лет – в правом. На боковой стенке извилины в 2 года отмечается правосторонняя асимметрия, от 6 до 8 лет – левосторонняя. Во всех отмеченных возрастах показатели доминирующей стороны превышают показатели альтернативной в 1,2 раза (рис. 1).

В области палеоцеребеллума на вершине извилины межполушарные различия размеров клеточных агрегаций наблюдаются у новорожденных и в период от 6 до 8 лет: у новорожденных доминирует правое полушарие, позднее – левое. На боковой стенке межполушарная асимметрия отмечается в 2-3 года, а также в 10-11 и 14 лет: во всех случаях доминирует правое полушарие. Различия между показателями доминирующей и альтернативной стороны не превышает 1,2-1,4 раза.

В неоцеребеллуме на вершине извилины межполушарная асимметрия по размерам клеточных агрегаций наблюдается у новорожденных, сохраняется до конца первого года жизни, отмечается в 7 лет, а также от 14 до 20 лет. Во всех указанных возрастах показатели левого полушария в 1,2-1,3 раза больше, чем правого. На боковой стенке межполушарная асимметрия наблюдается от 1 до 2 лет, от 9 до 11 лет и в 14 лет: до 11 лет доминирует правое полушарие, в 14 лет – левое (рис. 2). Показатели размеров кластеров в полушариях различаются в 1,1-1,3 раза.

Рис. 2. Возрастные изменения площади профильных полей кластеров зернистого слоя в области неоцеребеллума полушарий мозжечка. Указаны ошибки средней.

От рождения до 2-3 лет, а также от 9 до 11 лет во всех исследованных зонах наблюдается, в основном, правополушарное доминирование, тогда как в периоды от 6 до 8 лет и от 14 и позднее отмечается левополушарная асимметрия показателей кластеризации. Таким образом, проявления асимметрии носят достаточно четко выраженный периодический характер. Продолжительность периодов, в которые отмечается межполушарная асимметрия по средним показателям площадей клеточных группировок, увеличивается по направлению от архицеребеллярных отделов коры к неоцеребеллярным.

В области палео- и неоцеребеллума левосторонняя асимметрия кластерной организации связана преимущественно с вершиной извилины, тогда как правополушарное доминирование отмечается чаще на боковой стенке. В то же время на боковых стенках извилины, обеспечивающих интеграцию проприоцептивной информации, наблюдаются менее интенсивные постнатальные перестройки, чем в апикальных отделах, связанных с обработкой экстероцептивной информации. Учитывая функциональную специализацию локусов мозжечкового листка и характер выявленной латерализации микроструктуры зернистого слоя, левое полушарие мозжечка, очевидно, можно весьма условно считать «адаптационным», тогда как правое – «двигательным».

В архи- и палеоцеребеллуме межполушарная асимметрия кластерной организации зернистого слоя коры мозжечка после 14 лет не наблюдается, тогда как в неоцеребеллуме приобретает стабильный характер. Очевидно, феномен межполушарной асимметрии размеров клеточных агрегаций необходимо рассматривать как проявление большой пластичности зернистого слоя коры мозжечка в условиях систематического латерализованного влияния подкорковых структур и коры больших полушарий, опосредованного нейронами Пуркинье [3]. Очевидно также, что сглаживанию межполушарных различий в размерах клеточных агрегаций в различных локусах мозжечкового листка в архи-, палео- и неоцеребеллуме может гипотетически способствовать созревание комиссуральных связей между полушариями [7], обеспечивающих равноценные в информационном отношении возможности для функционирования распределенных внутрикорковых интеграционных сетей коры левого и правого полушарий мозжечка на разных этапах постнатального онтогенеза.

Литература

1.      Автандилов Г.Г. Введение в количественную патологическую морфологию. – М.: Медицина, 1980. – 216 с.

2.      Потапова И.Г., Катинас Г.С., Стефанов С.Б. Оценка и сравнение средних величин с учетом вариабельности первичных измеряемых объектов и индивидуальной изменчивости// Архив анат., гистол. и эмбриол. – 1983. – Т. 85, № 9. – С. 86-92.

3.      Сентаготаи Я. (J.Szentagothai) Нейронные сети мозжечка в структурно-функциональном аспекте// Исследование нервных элементов и систем. – М., 1968. – С. 76-84.

4.      Hawkes R. An anatomical model of cerebellar modules// Progress in Brain Research. – 1997. – Vol. 114. – P. 39-52.

5.      Ito M. The Cerebellum and Neural Control. – New York, Raven Press, 1984. – P. 127-141.

6.      Kozlov V.I., Tsekhmistrenko T.A. Development of human cerebellar cortex in postnatal ontogenesis// XV Congress of the International Federation of Associations of Anatomists and 4^th International Malpighi Symposium. Abstracts. – Italian journal of Anatomy and Embryology. – 1999. – Vol. 104. – Suppl. N.1. – P. 368.

7.      Oblinger M.M., Hallas B.H., Das G.D. Neocortical transplants in the cerebellum of the rat: their afferents and efferents// Brain Res. – 1980. – Vol. 189. – N 1. – P. 228-232.

< Back      Конференция 2006       Next >