Zwarte stof: wat het is, functies en gerelateerde aandoeningen

De ziekte van Parkinson en andere hersenaandoeningen worden geassocieerd met veranderingen in de overdracht van dopamine, dat hangt ervan af het gebied van de hersenen dat we kennen als de substantia nigra.

Maar wat is de zwarte substantie precies? In dit artikel bespreken we de functies van deze hersenstructuur, de anatomische kenmerken en de ziekten waarbij het betrokken is.

• Gerelateerd artikel: "Delen van het menselijk brein (en functies)"

Wat is de zwarte substantie?

De zwarte substantie maakt deel uit van de basale ganglia, een cerebraal systeem bestaande uit het neostriatum, de globus pallidus en de subthalamische kern, naast de substantia nigra.

Het bevindt zich in het deel van de hersenen dat bekend staat als de "middenhersenen". Dit gebied wordt beschouwd als onderdeel van de hersenstam en is gerelateerd aan beweging, bewustzijn, alertheid, zicht en gehoor.

In het menselijk brein vinden we aan beide zijden van de middellijn substantia nigra. Dat wil zeggen, er is een zwarte substantie in elk halfrond van de hersenen.

Neuromelanine, een pigment in dopaminerge neuronen (overvloedig in deze regio), geeft zijn naam aan de zwarte substantie omdat het zijn karakteristieke donkere toon geeft.

• Gerelateerd artikel: "Basale ganglia: anatomie en functies"

Compact deel en netvormig deel

De zwarte substantie is verdeeld in: twee secties: het compacte deel en het netvormige deel. Elk van hen heeft zijn eigen functies en verbindt de middenhersenen met verschillende delen van het zenuwstelsel.

Het compacte deel zendt signalen naar de rest van de basale ganglia. Het projecteert dopaminerge neuronen naar het neostriatum en speelt daarom een ​​fundamentele rol bij de initiatie en regulatie van fijne motoriek.

Het netvormige deel stuurt uitstromen van de basale ganglia naar andere delen van de hersenen, zoals de thalamus, een belangrijke kern voor informatie-uitwisseling tussen subcorticale structuren en de cortex cerebraal.

Deze sectie is nauw verwant aan de globe pallidus en je neuronen gebruiken de neurotransmitter GABA, dat een remmende functie heeft in het zenuwstelsel, inclusief de dopaminerge activiteit van de compacte substantia nigra.

Het compacte deel is donkerder dan het netvormige deel, omdat, zoals we hebben gezegd, neuromelanine wordt aangetroffen in dopaminerge neuronen, talrijker in het compacte deel dan in het netvormige deel.

Zijn taken?

De meeste functies waarbij de substantia nigra betrokken is, hebben te maken met het compacte deel en met dopamine. Het netvormige deel beïnvloedt echter ook andere processen, met name neuronale remming (via GABA) en oogbewegingen.

1. Beloning

Dopamine, dat zeer opvallend aanwezig is in het compacte deel van de substantia nigra, wordt door het lichaam uitgescheiden wanneer we een beloning krijgen en veroorzaakt aangename sensaties, op een manier die ons helpt te voorspellen welk gedrag tot bekrachtiging zal leiden.

Op deze manier, dankzij de substantia nigra, een integratie tussen de stimuli en de reacties, waardoor het waarschijnlijker is dat bepaalde externe gegevens een bepaald patroon van gedrag.

De effecten van dopamine en het beloningssysteem van de hersenen verklaren gedeeltelijk de motivatie om versterking, seksueel genot of de ontwikkeling van verslavingen te zoeken. Met andere woorden, het beïnvloedt zowel het adaptieve gebruik van leren als de degeneratie ervan als gevolg van verslavingen.

2. Fijne motor

De neuronen van het compacte deel van de substantia nigra reguleren de werking van het neostriatum, direct betrokken bij het uitvoeren van bewegingen. Op deze manier beïnvloeden de basale ganglia als geheel de motorische vaardigheden in het algemeen, terwijl de substantia nigra is meer specifiek gerelateerd aan de controle en initiatie van bewegingen prima.

Het nigrostriatale kanaal, dat bestaat uit neuronen waarvan de lichamen zich in de substantia nigra bevinden, is afhankelijk van dopamine. Schade aan deze dopaminerge route is de oorzaak van de ziekte van Parkinson.

3. Aan het leren

Het compacte deel van de substantia nigra speelt een sleutelrol bij het leren van de reactie van de hersenen op prikkels. Dit deel van de hersenen is vooral belangrijk voor ruimtelijk leren.

De leerfaciliterende functie van de substantia nigra is ook gerelateerd aan dopamine en de versterkende effecten ervan; specifiek lijken dopaminerge neuronen in grotere mate te vuren wanneer nieuwe of verrassende stimuli verschijnen.

4. Tijdelijke verwerking

Van laesies in het compacte deel van de substantia nigra is aangetoond dat ze tekorten veroorzaken in de perceptie van tijd, met name bij de detectie van intervallen tussen stimuli. Op deze manier ontstaat een notie van de temporele verdeling waarin zowel de stimuli als de ondernomen acties plaatsvinden.

5. Oogbewegingen

De verbindingen van het netvormige deel van de substantia nigra met de thalamus zijn betrokken bij de aansturing van de saccades van de ogen, nodig voor visuele verwerking. Ze dragen ook bij aan de stabilisatie van de blik, ongeacht veranderingen in de positie van het hoofd of het gezicht.

6. Slaapregulatie

Studies met ratten suggereren dat dopaminerge neuronen in het compacte deel van de substantia nigra essentieel zijn voor het reguleren van de slaap-waakcyclus. Zijn rol is vooral belangrijk in de REM-slaap of REM (van snelle oogbewegingen).

Deze functie zou de slaapproblemen kunnen verklaren die vaak voorkomen bij de ziekte van Parkinson, gerelateerd aan laesies in de substantia nigra.

Verwante aandoeningen

De ziekte van Parkinson is te wijten aan de degeneratie van dopaminerge neuronen in het compacte deel van de substantia nigra. In feite, de verkleuring van de substantia nigra die optreedt bij deze aandoening Het is te wijten aan de vermindering van de dichtheid van dit type neuronen, die neuromelanine bevatten.

Veel van de kenmerkende symptomen van Parkinson zijn gerelateerd aan een tekort aan functies van de substantia nigra: tremoren in rust, traagheid van beweging, stijfheid, neerslachtigheid, stoornissen van de slapen, enz.

Abnormale activering van substantia nigra-neuronen is in verband gebracht met zowel symptomen van de ziekte van Parkinson als toevallen.

Dopamine en de substantia nigra zijn ook betrokken bij schizofrenie. Dopamine-routes zijn verstoord bij deze aandoening en de dopaminegehalten zijn meestal erg hoog. Evenzo zijn er bij schizofrenie structurele veranderingen in de substantia nigra.

• Misschien ben je geïnteresseerd: "De 6 soorten schizofrenie en bijbehorende kenmerken"

Bibliografische referenties:

• Deransart, C., Hellwig, B., Heupel-Reuter, M., Léger, J. F., Heck, D. & Lücking, C. H. (2003). Analyse met één eenheid van substantia nigra pars reticulata-neuronen bij vrij gedragende ratten met epilepsie met genetische afwezigheid. Epilepsie, 44 (12), 1513-20.

• Lima, M. M. S., Andersen, M. L., Reksidler, A. B., Vital, M. NAAR. B. F. & Tufik, S. (2007). De rol van de substantia nigra pars compacta bij het reguleren van slaappatronen bij ratten. Openbare Bibliotheek van Wetenschap, 2 (6), e513.

• Matel, M. S. & Heck, W. H. (2000). Neuropsychologische mechanismen van intervaltiminggedrag. BioEssays, 22 (1), 94-103.