Hoạt động của não bộ: điều hòa bằng xung động kích thích từ thân não

Nếu không có xung động thần kinh truyền từ dưới lên, não sẽ trở nên vô dụng. Thật vậy, chèn ép thân não ở vị trí nối giữa não giữa và đại não, thường là do khối u tuyến tùng, thường gây hôn mê đến hết phần đời còn lại của một người.

Xung động thần kinh ở thân não hoạt hóa các phần của não theo 2 cách: (1) Kích thích hoạt động cơ bản của neurons trên vùng não rộng lớn và (2) hoạt hóa hệ thống hormon thần kinh giải phóng hormon kích thích hoặc ức chế giống chất dẫn chất dẫn truyền thần kinh vào các vùng não được lựa chọn.

Vùng kích thích hệ lưới của thân não

Trung tâm điều hòa của hệ này là một vùng kích thích nằm ở chất lưới của cầu não và não giữa. Vùng này cũng được gọi là vùng kích thích hành – lưới. Cũng giống như vùng kích thích thân não, vùng này truyền xung động kích thích xuống tủy sống để giữ trương lực của cơ và điều khiển mức hoạt động của phản xạ tủy. Cùng với những xung động đi xuống này, vùng này cũng gửi lượng lớn xung động chỉ huy đi lên. Hầu hết những xung động này đều đi qua đồi thị, nơi truyền xung động thần kinh được truyền qua neurons tiếp theo và đi lên vỏ não.

Hình. Hệ thống kích hoạt hưng phấn của não. Cũng được hiển thị là một khu vực ức chế trong tủy có thể ức chế hoặc làm giảm hệ thống hoạt hóa.

Xung động đi qua đồi thị có 2 type.

Type 1 dẫn truyền điện thế hoạt động nhanh gây hưng phẫn não trong vài mili giây. Những xung động này bắt đầu từ thân neurons lớn nằm ở khắp vùng kích thích thân não. Sơi tận cùng của những neurons này giải phóng Acetylcholine, chỉ có khả năng kích thích kéo dài vài mili giây trước khi bị phá hủy.

Type 2, những xung động kích thích bắt nguồn từ số lượng lớn các neurons nhỏ nằm khắp vùng kích thích hệ lưới của thân não. Mặt khác, đa số xung động này đi qua đồi thị, nhưng những sợi dẫn truyền chậm synap ở nhân trung gian của đồi thị và nhân lưới trên bề mặt đồi thị. Từ đây, sợi thần kinh nhỏ được phân bố lên não. Tác động kích thích của những sợi này tăng dần từ vài giây đến 1 phút hoặc lâu hơn, những xung động này đặc biệt quan trọng trong điều hòa mức kích thích não.

Sự kích thích của vùng kích thích bởi các tín hiệu cảm giác ngoại vi

Mức độ hoạt động của vùng kích thích ở thân nào và mức độ hoạt động của toàn bộ não được xác định bởi số lượng và loại tín hiệu cảm giác được truyền vào não bộ từ ngoại biên. Cảm giác đau ở từng phần làm tăng mức hoạt động của vùng kích thích và do đó, kích thích mạnh mẽ não chú ý đến.

Mức độ quan trọng của tín hiệu cảm giác trong kích thích vùng kích thích đã được chứng minh bởi ảnh hưởng của việc cắt bỏ thân não phía trên vị trí dây tam thoa V đi ra khỏi cầu não. Những dây thần kinh này truyền một số lượng có ý nghĩa cảm giác bản thể về não. Khi những tín hiệu này mất đi, mức độ hoạt động của vùng kích thích đột ngột giảm xuống và ngay lập tức não cũng tiến tới giảm hoạt động, tiến tới hôn mê vĩnh viễn.

Tuy nhiên, khi thân não bị cắt ngang dưới dây tam thoa V, nơi đi vào tín hiệu cảm giác từ mặt và vùng miệng, hôn mê sẽ không xảy ra.

Hoạt động gia tăng của khu vực kích thích gây ra bởi các tín hiệu phản hồi trở lại từ vỏ não

Không chỉ có tín hiệu kích thích tới vỏ não từ vùng kích thích hành lưới của thân não mà còn có những tín hiệu phản hồi trở lại từ vỏ não đến vùng này. Do đó, bất cứ khi nào vỏ não được hoạt hóa bởi quá trình suy nghĩ hay vận đông, tín hiệu cũng được gửi về vùng kích thích thân não, và vùng này vẫn gửi tín hiệu kích thích tới vỏ não. Quá trình này giúp duy trì mức kích thích của vỏ não hay thậm chí để nâng mức kích thích. Cơ chế này là cơ chế cơ bản của quá trình feedback dương, cho phép bất cứ hoạt động ban đầu nào ở vỏ não đều có thể gây ra các hoạt động khác, kết quả dẫn tới trí óc tỉnh táo (“awake” mind).

Đồi thị là trung tâm điều hòa điều khiển hoạt động ở vùng đặc biệt của vỏ não

Gần như mỗi vùng vỏ não đều kết nối với vùng đặc hiệu của nó ở đồi thị. Do đó, kích thích điện thế ở điểm đặc hiệu trên đồi thị cũng hoạt hóa vùng tương ứng trên vỏ não. Hơn nữa, các tín hiệu phản xạ qua lại đều đặn giữa đồi thị và vỏ não, đồi thị kích thích vỏ não và vỏ não kích thích trở lại đồi thị qua sợi ly tâm. Nó gợi ý đến quá trình hình thành trí nhớ dài hạn bởi cách hoạt hóa lặp lại các xung động.

Dù đồi thị có hoạt động gọi trí nhớ đặc hiệu từ vỏ não hay khởi động quá trình suy nghĩ không rõ ràng, nhưng đồi thị tạo thành cung phản xạ neurons cho những hoạt động này.

Vùng ức chế dạng lưới nằm ở thân não dưới

Vùng khác cũng có vai trò quan trọng trong điều hòa hoạt động não – vùng ức chế lưới, nằm ở giữa hành não. Vùng này có thể ức chế vùng kích thích hệ lưới của phần trên thân não và qua đó, làm giảm hoạt động ở những vùng cao hơn của não. Một trong những cơ chế của hoạt động này là kích thích hệ serotonergic, hệ này sẽ bài tiết hormon thần kinh ức chế serotonin ở điểm giao nhau ở não.