ZABURZENIA PROCESÓW POZNAWCZYCH W CHOROBACH JĄDER PODSTAWY*

Transkrypt

1 N e u r o k o g n i t y w i s t y k a w p a t o l o g i i i z d r o w i u, P o m o r s k i U n i w e r s y t e t M e d y c z n y w S z c z e c i n i e ELŻBIETA WRĘBIAK ZABURZENIA PROCESÓW POZNAWCZYCH W CHOROBACH JĄDER PODSTAWY* Jądra podstawy to duże skupiska istoty szarej w obrębie postawnej części kresomózowia. Do niedawna ich rolę utożsamiano z ruchem, a dokładniej ze zwiększeniem precyzji ruchu. Postęp neuronauki i badań neuroobrazowych pokazał, że rola jąder podstawy jest znacznie bardziej złożona. W chwili obecnej postuluje się, że mają one swoją rolę również w funkcjach poznawczych i emocjonalnych. Chciałabym w dużym skrócie, ze względu na niewielki rozmiar tej pracy, pokazać rolę jąder podstawy w procesach poznawczych. Skupienia istoty szarej znajdujące się w obrębie śródmózgowia i brzusznej części kresomózgowia to jądra podstawy. W ich skład wchodzi kilka połączonych ze sobą struktur: 1. Gałka blada składająca się z części zewnętrznej i przyśrodkowej. 2. Jądro niskowzgórzowe. 3. Istota czarna złożona z części zbitej przyśrodkowej i części siatkowatej położonej bocznie. 4. Prążkowie podzielone przez torebkę wewnętrzną na jądro ogoniaste i skorupę. Prążkowie dzieli się na część grzbietową i część brzuszną. W przedniej części prążkowia brzusznego znajduje się jądro półleżące, składające się z jądra półleżącego prążkowia oraz z jądra półleżącego przegrody, które funkcjonalnie zaliczane jest do układu limbicznego. Gałka blada i skorupa tworzy jądro soczewkowate. Uważa się, że jądra podstawy biorą udział w kontroli mięśni szkieletowych, zwłaszcza ruchów zautomatyzowanych, uczeniu się i realizacji wyuczonych sekwencji ruchów, zaczynaniu ruchu, utrzymywaniu postawy ciała, koordynacji ruchów naprzemiennych oraz ruchów mięśni zewnętrznych gałki ocznej (Sadowski, 2005). Informacja z kory mózgu wchodzi do jąder podstawy przez prążkowie, natomiast sygnały z jąder wychodzą z gałki bladej i istoty czarnej i biegną poprzez wzgórze do kory Połączenia te tworzą obwody czołowo podkorowe, łączące jądra podstawy z obszarem kory czołowej zapewniając połączenie kory ze wzgórzem. Każdy z tych obwodów pełni inną funkcję. Dwa z nich: obwód ruchowy i okołoruchowy związane są z funkcjami ruchowymi, obwody grzbietowo boczny przedczołowy, oczodołowo podkorowy oraz limbiczny pośredniczą w funkcjach poznawczych i emocjonalnych (Felten i Józefowicz, 2003). Wszystkie te obwody składają się z bezpośrednich dróg łączących poszczególne jądra a następnie poprzez projekcje wzgórzowo korowe z korą czołową oraz dróg pośrednich, którymi łączą się z jądrem niskowzgórzowym i wzgórzem. Między czynnościami pętli bezpośrednich i pośrednich wpływających na wzgórze występuje dynamiczna równowaga wytwarzając sygnał wzgórzowo korowy przetwarzany na poziomie jąder podstawy. W obrębie tych pętli występują dodatkowe połączenia różnych części anatomicznych poszczególnych jąder. Budowa głównych obwodów jest podobna, np. obwód grzbietowo boczny przedczołowy rozpoczyna się w obszarach przedczołowych grzbietowo bocznych i łączy się najpierw z częścią grzbietowo boczną, a potem z trzonem i ogonem jądra ogoniastego. Następnie, jądro ogoniaste łączy się z grzbietowo przyśrodkową częścią gałki bladej i dziobową częścią istoty czarnej. Wewnętrzna część gałki bladej wysyła połączenia do jądra brzusznego przedniego wzgórza, a substancja czarna wysyła połączenia do części przyśrodkowo grzbietowej wzgórza. Z kolei wzgórze łączy się z grzbietowo boczną kora przedczołową. Pośrednie drogi łączą grzbietowo boczną część jądra ogoniastego z wewnętrzną częścią gałki bladej, jądrem niskowzgórzowym oraz jądrem przyśrodkowym grzbietowym wzgórza Znane są neuroprzekaźniki występujące w obwodach korowo podkorowych. Są to m.in.: 1. Glutaminian jest głównym pobudzającym neuroprzekaźnikiem w układzie nerwowym. Jest syntezowany blisko * Praca pod kierunkiem dr. n. med. Łukasza Madanego

2 82 ELŻBIETA WRĘBIAK zakończeń nerwowych z glutaminy oraz alfa ketoglutaranu i generuje szybkie pobudzające potencjały postsynaptyczne. Mają one aktywować receptory AMPA lub NMDA, co skutkuje pobudzeniem komórki. 2. Kwas gama aminomasłowy GABA jest syntezowany pod wypływem enzymu dekarboksylazy z glutaminianu blisko zakończeń nerwowych GABAergicznych. Jest przekaźnikiem hamującym i działa na postsynaptyczne receptory GABA, z których większa część jest typu GABAa. Są one receptorami jonotropowymi, przewodzącymi jony Cl. Podczas aktywacji postsynaptycznej potencjał komórkowy dąży do potencjału równowagi CL, co zazwyczaj powoduje hyperpolaryzację komórki docelowej i jej mniejszą podatność na pobudzenie. Receptory GABAb są metatropowe, sprzężone z białkiem G i otwierają kanały K+ w komórce docelowej. Zakończenie działania GABA następuje przez wychwyt zwrotny specyficznych białek transportujących do GABAergicznych zakończeń nerwowych. Receptory GABAb charakteryzują się dużą stałą czasową aktywacji. Aktywność neuronów dopaminergicznych regulowana jest przez hamujące interneurony GABAa w istocie czarnej siatkowatej i brzusznym obszarze nakrywki. Receptory GABAa w odróżnieniu od GABAb mają małą stałą czasową aktywacji. 3. Acetylocholina ACH powstaje z połączenia aminokwasu choliny i acetylokoenzymu A pod wpływem enzymu acetylotransferazy cholinowej blisko zakończenia nerwowego. Do synapsy przekazywana jest w kwantach, a po uaktywnieniu błony postsynaptycznej dzięki acetylocholinesterazie ACHE ulega rozkładowi na cholinę i octan, które mogą być ponownie syntezowane w ACH. Po uwolnieniu ACH działa na receptory nikotynowe nachr lub muskarynowe machr. Receptor acetylocholiny nikotynowej składa się z pięciu jednostek białkowych i kanału jonowego. Przyłączenie się dwóch cząsteczek ACH do struktur kanału otwiera go, umożliwiając wnikanie jonów Na+ do wnętrza komórki, a wypływ jonów K+ na zewnątrz. Powoduje to pobudzenie komórki docelowej. Receptory ACH muskarynowe za pośrednictwem białka G są sprzężone z enzymem cyklazą adenylanową, który katalizuje przekształcenie trifosforanu adenozyny ATP do cyklicznego monofosforanu adenozyny camp, wpływając na aktywność innych enzymów w komórce. Enzymy te mogą ułatwiać otwarcie pewnych kanałów jonowych. Zmiany aktywności cyklazy adenylanowej powodują zmiany wewnątrzkomórkowego stężenia camp, zmiany w przepuszczalności błon komórkowych i potencjału błonowego. ACH w zależności od rodzaju białka G może wywierać wpływ pobudzający lub hamujący, choć najczęściej jest to wpływ pobudzający. 4. Dopamina, noradrenalina i serotonina są monoaminami. Dwie pierwsze są syntezowane z tyrozyny we wzajemnie powiązanych szlakach syntezy. Między innymi przez działanie enzymu be hydroksylazy dopaminowej, dopamina jest przekształcana do noradrenaliny. Serotonina jest syntezowana z aminokwasu tryptofanu. Substancja P wzmaga uwalnianie dopaminy w jądrze ogoniastym (Górska, Grabowska, Woźniak, 2006). W przewodzeniu sygnałów z kory do prążkowia i wzgórza oraz ze wzgórza do kory bierze udział pobudzający glutaminian. Aksony korowo prążkowe dochodzą do średnich neuronów kolcowych i tworzą hamującą projekcję wychodzącą z prążkowia za pośrednictwem GABA. Średnie neurony kolcowe hamują się wzajemnie przez liczne boczne aksony. Mają one różne połączenia i skład neurochemiczny. Cześć z nich zawiera neuroprzekaźniki: substancję P oraz dynorfinę i wysyła połączenia do wewnętrznej części gałki bladej i istoty czarnej. Inne mają dodatkowy neuroprzekaźnik enkefalinę i dają projekcje do zewnętrznej części gałki bladej. Do obu rodzajów średnich neuronów kolcowych dochodzi droga czarno prążkowiowa, wychodząca z części zbitej istoty czarnej, w której neuroprzekaźnikiem jest dopamina. Istnieją również cholinergiczne duże interneurony bezkolcowe w prążkowiu, sterowane przez pobudzenia korowe. W prążkowiu występują obszary podścieliska prążkowia oraz striosomy mające różne połączenia neuronalne. Do pierwszych z nich dochodzą połączenia z kory mózgu, z jej zewnętrznej warstwy 5. i głębokiej warstwy 5., a wychodzą włókna do gałki bladej i części siatkowatej istoty czarnej. Do striosomów dochodzą połączenia z 6. warstwy kory, a wychodzą do części zbitej istoty czarnej. Podścielisko związane jest z funkcjami czuciowo ruchowymi, a striosomy z układem limbicznym. Gałka blada (wewnętrzne i zewnętrzne segmenty) oraz część siatkowata istoty czarnej ma hamujące połączenia GABA/substancja P/dynorfina z prążkowiem i połączenia pobudzeniowe z jądrem niskowzgórzowym. Wysyłane są też hamujące projekcje GABAergiczne do wzgórza i za jego pośrednictwem do różnych części kory. Część zewnętrzna gałki bladej daje również połączenia GABA/enkefalina głównie do jądra niskowzgórzowego, ale i również do wewnętrznej części gałki bladej oraz części siatkowatej istoty czarnej. Neurony jądra niskowzgórzowego są głównie pobudzające (glutaminergiczne), a ich aksony dochodzą do części wewnętrznej gałki bladej oraz części siatkowatej istoty czarnej (McLaughlin, Stamford, White, 2008). Przyjmuje się, że połączenia konwergencyjne (Górska, Grabowska, Woźniak, Grabowska, Zagrodzka 2006) pozwalają na integrację informacji pochodzącej z dużego obszaru wyjściowego do małego obszaru kory. Schemat połączeń we wszystkich obwodach wydaje się być podobny, można więc przypuszczać, że opracowywanie informacji jest w nich zbliżone, a różne wyniki działania każdego obwodu związane są z kontekstem, w którym są aktywowane oraz z obszarem kory, z którym są połączone Z istniejących pięciu, obwody: ruchowy, przedruchowy i okołoruchowy spełniają funkcje motoryczne, pierwotnie przypisywane jądrom podstawy. Obecnie przyjmuje się, że obwód grzbietowo boczny przedczołowy, oczodołowo podkorowy oraz obręczowo podkorowy przedni pośredniczą w funkcjach poznawczych i emocjonalnych (Cummings i Mega, 2003): 1. Obwód grzbietowo boczny uczestniczy w funkcjach wykonawczych i jest odpowiedzialny m.in. za wybór

3 ZABURZENIA PROCESÓW POZNAWCZYCH W CHOROBACH JĄDER PODSTAWY 83 celów, planowanie, programowanie sekwencji czynności psychicznych i zachowań, przełączanie między zadaniami, pamięć operacyjną werbalną i przestrzenną, samokontrolę i metapoznanie. 2. Obwód oczodołowy ma swój udział w hamowaniu zachowań mogących skutkować karą i rozpoczynaniu zachowań społecznych motywowanych nagrodą. Jego uszkodzenie może być przyczyną braku kontroli, rozhamowania zachowań, labilności emocjonalnej, drażliwości i wesołkowatości oraz zmian osobowości. Może też powodować zachowania perseweracyjne utrudniające właściwy odbiór informacji z otoczenia i przystosowanie się do konkretnych sytuacji, zdolność zmiany repertuaru zachowań. 3. Pętla przedniej części zakrętu obręczy związana jest z motywacją i bierze udział w kontroli zachowania i korekcji błędów. Zaburzenia jej funkcji mogą powodować brak spontaniczności, apatię, brak zainteresowania, spłycenie afektu, utratę uczuć wyższych i utratę zdolności oceny w interakcjach ze środowiskiem Zaburzenia funkcji poznawczych mogą być spowodowane zakłóceniami w danym obwodzie lub w którejś ze struktur tworzących ten obwód. Zgodnie z koncepcjami regulacji czynności psychicznych przez pętle korowo podkorowe, prawidłowa czynność wszystkich struktur wchodzących w skład tych pętli jest warunkiem koniecznym ich sprawnego funkcjonowania. Procesy psychiczne, takie jak np. podejmowanie decyzji, wybór czynności ruchowej, zmiana zachowania, pamięć operacyjna, mogą być w podobnym stopniu zaburzone, niezależnie od tego, która ze struktur wchodzących w skład poszczególnych pętli ulega uszkodzeniu Hipoteza zakładająca, że poszczególne struktury podkorowe mogą odpowiadać za kontrolę określonych funkcji poznawczych jest częściowo potwierdzana przez obserwacje kliniczne i wyniki badań prowadzonych u osób z uszkodzeniem jąder podstawy. Obserwuje się, że chorobom jąder podstawy mogą towarzyszyć różne zaburzenia, m.in. zaburzenia ruchu, pozagałkowe zaburzenia kontroli ruchu, objawy neuropsychiatryczne jak depresja, drażliwość, odhamowanie oraz zaburzenia funkcji poznawczych Funkcje poznawcze to procesy służące poznawaniu, tworzeniu i modyfikowaniu wiedzy o otoczeniu i kształtujące odpowiednie do tego poznania zachowania. Inaczej mówiąc, są to procesy przetwarzania informacji polegające na odbieraniu informacji z otoczenia, przechowywaniu i przetwarzaniu oraz ponownym wprowadzaniu ich do otoczenia poprzez różne reakcje. Do funkcji poznawczych należą m.in.: uwaga (koncentracja, kontrola czynności myślenia), funkcje językowe, pamięć, funkcje wzrokowo przestrzenne oraz funkcje wykonawcze (Domańska i Borkowska, 2008). 1. Neurofizjologiczne i anatomicznie składowe uwagi tworzą czynnościową jednostkę odpowiedzialną za wzbudzenie, koncentrację oraz świadomość czuciową. Jest to mechanizm wzmacniający jedne zachowania kosztem innych. Polega na selekcjonowaniu bodźców docierających, ich ukierunkowaniu oraz określaniu zasobów poznawczych angażowanych w realizację różnych zadań (Domańska i Borkowska, 2008). 2. Do funkcji językowych należą m.in. mowa spontaniczna, rozumienie, powtarzanie, nazywanie, czytanie, pisanie, prozodia czyli melodia, rytm i modulacja mowy (Domańska i Borkowska, 2008). 3. Pamięć definiowana jest jako zdolność do rejestrowania i ponownego przywoływania wrażeń, przeżyć czy informacji. Obejmuje różne systemy w zależności od czasu utrzymywania się śladu pamięciowego, rodzaju nabywanej informacji, specyfiki sposobu przetwarzania oraz stopnia świadomego zaangażowania. W kategoriach procesu przetwarzania informacji, pamięć składa się z faz kodowania, przechowywania i odtwarzania (Domańska i Borkowska, 2008). 4. Funkcje wzrokowo przestrzenne związane są z percepcją obiektów oraz relacji przestrzennych z zaangażowaniem wzroku lub bez oraz odwoływaniem się do ich reprezentacji (Domańska i Borkowska, 2008). 5. Funkcje wykonawcze to zdolności opracowywania nowych wzorców zachowania i sposobów myślenia oraz zdolności do introspekcji wobec tych wzorców. Innym słowem, odnoszą się one do różnych zdolności adaptacyjnych, m.in. myślenia twórczego i abstrakcyjnego, wglądu oraz działań umożliwiających realizację potrzeb, marzeń. Dzięki nim można snuć i realizować różne plany. Funkcje wykonawcze obejmują wyznaczanie celów z uwzględnieniem długofalowych następstw, wybieranie i inicjowanie zachowań umożliwiających ich realizację, tworzenie wielu możliwych reakcji, kontrolę trafności i prawidłowości reakcji oraz dostosowanie ich do zmieniających się warunków. Są to również tworzenie kategorii, myślenie abstrakcyjne oraz kontynuacja działania pomimo dystrakcji. Do funkcji wykonawczych zaliczana jest też pamięć operacyjna jako niezbędna w procesie rozwiązywania problemów, gdzie wielokrotnie jest konieczność uwzględnienia wielu aspektów równocześnie (Domańska i Borkowska, 2008). 6. Praksje są ruchami użytecznymi, na które mogą się składać inicjowanie i planowanie ruchów, utrzymywanie sekwencji ruchów i ich płynność oraz zdolność do korygowania błędów w trakcie wykonywania czynności. W wyniku uszkodzenia struktur mózgowych mogą pojawić się zakłócenia w zakresie złożonych mechanizmów, czyli apraksje. Mogą być ich różne rodzaje. Apraksja kinetyczna spowodowana jest zaburzeniem programu sekwencji ruchów i objawia się zaburzeniami precyzyjnych ruchów ręki. Apraksja ideacyjna polega na problemach z manipulowaniem przedmiotami, np. zapalenie zapałki przy zachowanych ruchach pojedynczych. Natomiast apraksja ideomotoryczna występuje, gdy osoba wie, co ma zrobić, ale nie wie jak. Objawia się w niemożności wykonania ruchów na polecenie czy ich naśladowania, np. trudność z pokazaniem jak sposobu mieszania herbaty (Domańska i Borkowska, 2008).

4 84 ELŻBIETA WRĘBIAK W neuropsychologii istnieją różne sposoby badania zaburzeń funkcji poznawczych. W zależności od potrzeb badania, ilości czasu i warunków można stosować różne metody. Przykładowo, ogólną sprawność intelektualną często bada się za pomocą Skali Inteligencji Wechslera dla Dorosłych (WAIS R) lub testu Ravena. Do badania pamięci procesów pamięci stosuje się różne testy oceniające pamięć deklaratywną: semantyczną i epizodyczną oraz testy pamięci niedeklaratywnej: proceduralnej, percepcyjnej. W badaniach tych stosuje się metody werbalne oraz niewerbalne, np. badanie pamięci wzrokowej figur, przestrzeni, topografii czy pamięci słuchowej dźwięków, rytmów. Badane są m.in. przebieg procesu zapamiętywania, zakres pamięci, odtwarzanie oraz rozpoznawanie bezpośrednie i odroczone, a także wpływ dystraktorów na zapamiętywanie. W badaniach najczęściej używa się metod słuchowo werbalnych, które wykorzystują uczenie się listy słów. Często stosowaną metodą jest AVLT (auditory verbal lerning test), która polega na kilku próbach powtarzania listy 15 słów, a po kilkunastominutowym odroczeniu próbie swobodnego przypominania. Przy niepowodzeniu stosuje się próbę rozpoznawania. Inną metodą jest CVLT (California verbal learning test), w którym wyrazy z listy można dodatkowo pogrupować w określone kategorie semantyczne, dzięki czemu można sprawdzić zdolności do uczenia się z udziałem różnych strategii Do badania funkcji wykonawczych można używać m.in. Testu Łączenia Punktów (trail making test TMT), testów fluencji słownej, testu Stroopa. Część TMT A polega na połączeniu linią kolejnych cyfr, natomiast w części TMT B należy naprzemiennie łączyć ciąg kolejnych liczb i liter ułożonych alfabetycznie, czyli przełączać się z jednego ciągu zautomatyzowanego na drugi. Rozwiązaniem testu jest czas mierzony w sekundach, uzyskany w części A, w części B oraz różnica czasów B A. Błędne wykonanie części B może wskazywać na trudności z przerzutnością uwagi, z hamowaniem dominującej reakcji. Na podstawie różnicy B A możemy ocenić pamięć operacyjną. Test Stroopa bada kontrolę zachowania w obecności bodźców interferujących oraz zdolność powstrzymania impulsywnych reakcji na rzecz kontrolowanych, wyznaczanych celem nadrzędnym, czyli konieczność przestawienia się z dobrze wyuczonego kryterium działania na inne, przy czym to dobrze wyuczone jest ciągle przypominane. Występuje on w kilku wersjach. Jedna z nich składa się z dwóch części: RCNb i NCWd. Najpierw zadaniem osoby badanej jest jak najszybsze przeczytanie listy słów oznaczających nazwy kolorów napisanych czarnym drukiem na białej kartce. Druga część testu polega na jak najszybszym nazywaniu koloru druku poszczególnych kolorów, przy czym kolor druku nie pokrywa się z nazwą koloru. Z funkcjami wykonawczymi związana jest też umiejętność programowania ruchowego, próba naprzemiennych sekwencji, próba zwrotnej reakcji, próba sekwencji ruchowych dla ręki i próba wystukiwania rymów. Ich wspólną cechą jest to, że wymagają zdolności do programowania odpowiedzi ruchowej w postaci charakterystycznych, powtarzających się lub zmieniających sekwencji motorycznych. Nieprawidłowości polegają na niemożności ustalenia specyficznego wzorca zachowań niezbędnego do wykonania zadania oraz szybkiego wygaszania tego wzorca Test fluencji słownej przydatny jest zarówno do badania funkcji językowych, jak i funkcji wykonawczych. Można go stosować do badania fluencji kategorialnej oraz fluencji z przyjęciem kryterium formalnego, np. fenologicznej, gdzie podaje się wyrazy na określoną literę. Część ta wymaga zdolności sięgania do własnych zasobów. Do badania funkcji językowych można ponadto stosować testy polegające na nazywaniu rysunków, np. Bostoński Test Nazywania. Ocenia się w nim liczbę poprawnych odpowiedzi, liczbę poprawnie nazwanych przedmiotów po naprowadzeniu oraz liczbę poprawnych odpowiedzi po podpowiedzi fonemicznej, po przekroczonym czasie odpowiedzi spontanicznej Funkcje wzrokowo przestrzenne często bada się za pomocą Testu Rysowania Zegara, który polega na narysowaniu tarczy zegara, oznaczeniu cyframi kolejnych godzin i wskazówkami zaznaczyć podaną godzinę. Do badania funkcji wzrokowo przestrzennych można używać wielu różnych testów, m.in. test rozpoznawania twarzy, test układania klocków, testy badające czas reakcji na podane bodźce wzrokowe, testy labiryntów prostych i wiele innych (Cummings i Mega, 2003). Aby odpowiedzieć na pytanie czy struktury podkorowe mogą być odpowiedzialne za kontrolę niektórych funkcji poznawczych, przeanalizowano zaburzenia funkcji poznawczych u osób z uszkodzeniem jąder podstawy w różnych jednostkach chorobowych. Choroba Parkinsona (Parkinson s disease PD) wiąże się z ubytkiem neuronów w istocie czarnej, brzusznej części nakrywki, miejscu sinawym i jądrach podstawy oraz tworzeniem ciał Lewy ego w korze skroniowej i czołowej, obszarze śródwęchowym, w przedniej części obręczy oraz w wyspie. Utrata komórek istoty czarnej prawdopodobnie związana jest z objawami akinezy i ze sztywnością, a zaburzenia poznawcze i objawy neuropsychiatryczne z niewydolnością układu cholinergicznego, który jest związany z uszkodzeniem jąder podstawy, korową niewydolnością dopaminergiczną oraz wtórnie z niewydolnością serotoniczną w jądrze szwu i tworzeniem się ciał Lewye go. Zaburzenia poznawcze w PD występują rzadziej u pacjentów, u których w początkowej fazie choroby drżenia są znacznie nasilone. U 30 40% pacjentów z PD występują wyraźne objawy otępienia, tj. deficyty w zakresie funkcji wykonawczych oraz upośledzenie pamięci w zakresie swobodnego przypominania sobie bieżących zdarzeń, uczenia się nowego materiału, przy rozpoznawaniu na lepszym poziomie od swobodnego przypominania. Chorzy mają trudności w zadaniach wymagających inicjowania, planowania, kategoryzacji, znajdowania reguł, zmiany lub podtrzymania nastawienia oraz bradyfrenii, czyli spowolnienia myślenia. Występują też zaburzenia uwagi mimowolnej oraz dowolnej, często z fluktuacjami w ciągu dnia

5 ZABURZENIA PROCESÓW POZNAWCZYCH W CHOROBACH JĄDER PODSTAWY 85 lub z dnia na dzień. W PD występuje też deficyt fluencji słownej, zaburzenia wzrokowo przestrzenne, ujawniające się m.in. trudnościami z orientacją wzrokowo przestrzenną oraz z planowaniem podczas kopiowania złożonych figur. U około 40% pacjentów z PD występuje depresja. Koreluje ona z występowaniem objawów psychotycznych, większym upośledzeniem codziennej aktywności, obecnością wahań w zakresie czynności ruchowych oraz wczesnym początkiem choroby. W PD mogą pojawić się też urojenia, czyli myśli i sądy o charakterze paranoidalnym, np. urojenia niewierności czy obecności w domu wyimaginowanych osób. Chorobie mogą towarzyszyć też omamy, głównie wzrokowe, przyjmujące formę ludzi, zwierząt lub przedmiotów (Sobow i Sławek, 2009). Otępienie z ciałami Lewy ego (dementia with Lewy Dobies DLB) określa obecność ciał Lewy ego, płytek starczych oraz miejscowy zanik neuronów dotyczący istoty czarnej, gałki bladej oraz jąder podstawy oraz tworzenie się mikrowakuoli, zmniejszenie się liczby połączeń synaptycznych oraz niedobór neuroprzekaźników. Charakteryzuje się postępującymi zaburzeniami poznawczymi, stale pogarszającą się pamięcią oraz znacznymi zaburzeniami uwagi o falującym przebiegu, funkcji wzrokowo przestrzennych i funkcji wykonawczych. Dla DLB typowe są powtarzające się, wyraźne i szczegółowe halucynacje wzrokowe (Cummings i Mega, 2003). W obrazie neuropatologicznym w postępującym porażeniu nadjądrowym (progressive supranuclear palsy PSP) występują zmiany neurofibrylarne w pniu mózgu, strukturach międzymózgowia oraz w jądrach podstawy: gałce bladej, podwzgórzu, istocie czarnej, moście, prążkowiu, kompleksie jąder gałkowo ruchowych, rdzeniu oraz jądrze zębatym móżdżku. W okolicach zajętych przez zmiany neurofibrylarne dochodzi do zaniku neuronów. W obszarze całego mózgu zmniejszona jest aktywność układu cholinergicznego. Profil zaburzeń w PSP charakteryzuje się deficytami pamięci związanymi z odpamiętaniem informacji, spowolnieniem procesów myślowych, obniżeniem sprawności w operowaniu nabytą wiedzą (np. akalkulia, zaburzenia myślenia abstrakcyjnego) oraz zaburzeniami osobowości lub emocjonalności (apatia, depresja, drażliwość, euforia). W PSP występują też perseweracje ruchowe, bierne powtarzanie gestów (echopraksja), chwiejność uczuciowa (patologiczny płacz, śmiech), mniejsze zainteresowanie otoczeniem. Inna choroba związana z dysfunkcją jąder podstawy znana jest pod nazwą pląsawicy Huntingtona. Jest ona chorobą genetyczną, ujawniającą się dopiero w czwartej lub piątej dekadzie życia, szybko postępującą, prowadząc do nieuchronnej śmierci w ciągu lat. Badanie mózgu chorych wykazuje atrofię jądra ogoniastego i skorupy, a także degenerację kory czołowej i skroniowej. Objawem charakterystycznym tej choroby są zaburzenia ruchu polegające na gwałtownych drgawkach pojawiających się bez przyczyny. Mogą one być ograniczone do palca lub jednej kończyny, muskulatury twarzy lub głośni. Jednocześnie pacjenci z pląsawicą wykazują poważne zaburzenia poznawcze i emocjonalne. Występują zmiany nastroju, w szczególności depresja, zmiany osobowościowe (drażliwość, podejrzliwość, impulsywność czy ekscentryczność). Mogą pojawiać się również zaburzenia pamięci i uwagi Zwyrodnienie korowo podstawne (corticobasal degeneration CBD) cechuje się powiększeniem achromatycznym neuronów oraz zanikiem komórek na poziomie zakrętów przedśrodkowych i zaśrodkowych kory oraz w jadrze ogoniastym, skorupie, istocie czarnej, miejscu sinawym, jądrach szwu i jądrach nakrywki oraz uszkodzenia tau immunoreaktywne w wymienionych jądrach. W CBD mogą pojawić się: zespół obcej ręki po stronie przeciwnej do uszkodzenia, korowe zaburzenia czucia, m.in. dermoleksja, astereognozja, wygaszanie przy obustronnej jednoczesnej stymulacji. Może również pojawić się asymetryczna apraksja ideacyjna lub ideomotoryczna, niewielkie zaburzenia pamięci. Czasem pojawia się niepłynna afazja, apraksja mowy lub pomijanie stronne (Sobow, 2009). Idiopatyczne zwapnienie jąder podstawy (choroba Fahra) w badaniu neuropatologicznym charakteryzuje się występowaniem depozytów żelazo wapniowych, głównie w naczyniach krwionośnych jąder podstawy. Jest chorobą dziedziczną, w której zidentyfikowano dwa fenotypy. Jeden rozpoczynający się we wczesnym okresie życia z zaburzeniami psychotycznymi i z niewielkimi zmianami parkinsonowskimi oraz niewielkimi zaburzeniami w sferze poznawczej. Drugi zespół rozpoczyna się po 60. r.ż. i objawia się depresją, manią, parkinsonizmem oraz podkorowym otępieniem. W badaniu neuropsychologicznym występują spowolnienie ruchowe, zaburzenia funkcji wykonawczych, wzrokowo przestrzennych oraz pamięci (Jochim, 2010). W badaniach własnych u badanych osób z chorobą Fahra stwierdzono trudności w myśleniu abstrakcyjnym, m.in. w definiowaniu pojęć oraz w klasyfikowaniu i odkrywaniu kategorii nadrzędnych. Zaobserwowano również deficyty w zdolnościach postrzegania, analizowania i syntezy form, koordynacji wzrokowo motorycznej, zdolności wizualizacji przestrzennej oraz umiejętności organizacji percepcji. Ponadto, wystąpiły znaczne zaburzenia pamięci operacyjnej, zarówno werbalnej, jak i wzrokowo przestrzennej oraz trudności z korzystaniem z nabytej wiedzy. Na podstawie badań pacjentów ze zlokalizowanymi uszkodzeniami jąder podstawy można wnioskować o ich roli. Uszkodzenie gałki bladej u powoduje atetozę, tj. powolne pisanie, uszkodzenie jądra niskowzgórzowego spowodowało ballizm szybkie, błędne ruchy nóg (McLaughlin, 2008). W obrazie klinicznym pacjentów z obustronnymi uszkodzeniami jąder soczewkowatych (zwłaszcza gałki bladej) obserwowano utratę zainteresowania i niezdolność do wykonania jakiejkolwiek czynności, przy jednoczesnym braku poczucia bezczynności (Laskowska, 2009). Za pomocą technik symulacji komputerowych spróbowano potwierdzić udział jąder podstawy w funkcjach poznawczych, m.in. funkcję regulującą prawidłowy przebieg zapamiętywania, podejmowania decyzji, wyboru czynności

6 86 ELŻBIETA WRĘBIAK ruchowych czy właściwej strategii zachowań. Złożony układ pobudzeń wyhamowań i odhamowań, ograniczając nadmiar informacji pozwala rozpocząć działanie, choć nie opisuje go w szczegółach. Możliwe jest to, ponieważ średnie komórki kolcowe, będące funkcjonalnie główną strukturą pętli korowo podkorowych kontrolującą funkcje motoryczne i poznawcze, zawierają bardzo dużą liczbę połączeń synaptycznych. Dzięki temu zachodzą procesy synaptyczne podobne do zachodzących w korze mózgu LTP i LTD. Istnieje teoria, że w prążkowiu wybór określonego schematu działania odbywa się dzięki tzw. mechanizmowi bramkowania. Polega on na tym, że uaktywnienie neuronów związanych z przetwarzaniem określonego schematu prowadzi do hamowania innych neuronów prążkowia. Pozwala to na sprawne przetwarzanie informacji wprowadzonych do pamięci operacyjnej, przy jednoczesnym hamowaniu napływu nowych, przed zakończeniem aktualnie wykonywanego zadania. Zamknięta bramka umożliwia trwałe utrzymanie przetwarzanych informacji, gdyż nowa informacja nie ma możliwości wpływu na tą przetwarzaną. Zabezpiecza to wcześniej zgromadzone informacje przed interferencją. Otwarcie bramki jest niezbędne dla aktualizacji danych. Mechanizm ten umożliwia ciągły dobór przetwarzanych informacji, optymalizację wykonywanych czynności psychicznych. Zaburzenie mechanizmu zwiększa liczbę popełnianych błędów w wielu zadaniach. Może to dotyczyć rozpoczynania ruchu czy procesów myślowych, a stwierdzona u osób z uszkodzeniem prążkowia akineza fizyczna i psychiczna potwierdzają tę koncepcję. Rozhamowanie aktywności pętli czołowych przez zahamowanie wewnętrznej części gałki bladej, może skutkować roztargnieniem, impulsywnością i nadaktywnością. Przyczynia się do tego ciągła aktualizacja danych na skutek braku blokowania dostępu do pamięci operacyjnej, ponieważ bramka, regulująca dostęp, nie zamyka się lub zamyka w niewłaściwym czasie (Laskowska, 2009). Ponieważ model ten nie tłumaczy jednoczesnego aktualizowania jednych danych i równoczesnego utrzymywania innych danych, Frank i współpracownicy stworzyli koncepcję wybiórczego bramkowania, w której przyjmuje się, że pętle podstawno wzgórzowo korowe działają równolegle. Na procesy bramkowania wpływają hamujące projekcje z prążkowia do wewnętrznej części gałki bladej i siatkowatej części istoty czarnej oraz do wzgórza. Aktywność neuronów w prążkowiu poprzez podwójne hamowanie powoduje pobudzenie neuronów we wzgórzu, co wywołuje efekt bramkowania, dzięki któremu możliwe jest pojawienie się innych funkcji. Umożliwia to rozpoczęcie procesu gromadzenia nowych informacji w pamięci operacyjnej i możliwości ich szybkiej aktualizacji. Dzięki istnieniu równoległych pętli, przy niewystarczającym pobudzeniu neuronów prążkowia, bramka pozostaje zamknięta i kora czołowa utrzymuje przetwarzaną aktualnie informację (Laskowska, 2009). Procesy fizjologiczne, wyjaśniane za pomocą modeli obliczeniowych, dają tylko przybliżony obraz rzeczywistości. Niemniej jednak są one weryfikowane dzięki obserwacji różnych procesów. Jednym z takich modeli jest mechanizm wyboru konkretnych czynności. Na poziomie komórkowym mechanizm przełączania może być związany ze stopniem polaryzacji błony komórkowej. Najpierw wybierane są średnie komórki kolcowe w stanie depolaryzacji, po czym następuje hamowanie wewnątrz prążkowia, zwiększając tym samym pobudzenie jednych, a zmniejszając pobudzenie innych komórek. Zwiększa to szansę na przepływ informacji. Z kolei następuje hamowanie wraz z rozpraszającymi impulsami pobudzającymi, które mają na celu kontrolę informacji wychodzących z jąder podstawy. W końcu na wyjściu następuje wzajemne hamowanie, by zawęzić kryteria wyboru. W myśl tego modelu próbuje się wyjaśniać funkcjonalnie budowę jąder podstawy. Obwody neuronalne odpowiedzialne są odpowiednio za wybór i kontrolę realizowanej czynności. Pętla wyboru (tradycyjnie droga bezpośrednia), składa się hamujących projekcji z prążkowia do blaszki przyśrodkowej gałki bladej i części siatkowatej istoty czarnej (Snr). Jej aktywacja hamuje dalsze eferentne neurony hamujące, które wysyłają projekcję do wzgórza (McLaughlin, 2008). Mechanizm wyboru działa w otwartej pętli regulacji, na zasadzie pętli sprzężenia wyprzedzającego (sprzężenie zwrotne w przód), która pozwala na podstawie informacji docierających do układu na wybór właściwego schematu ruchowego bądź poznawczego, zanim zacznie on być realizowany. Połączenia neuronalne prążkowia z gałką bladą oraz jądrem niskowzgórzowym (klasycznie droga pośrednia) wchodzą w skład pętli odpowiedzialnej za kontrolę wyboru. Jedna z tych pętli ma za zadanie hamowanie STN przez GP za pomocą ujemnego sprzężenia zwrotnego, dzięki czemu możliwe jest regulowanie liczby pobudzeń wychodzących do STN poprzez kanały przepływu informacji związane z aktywnością średnich komórek kolcowych prążkowia. Inna z tych pętli związana jest z hamowaniem EP/SNr przez GP i jest to część mechanizmu wspomagającego wybór. Proces ten jest wspomagany przez dopaminę, której zwiększenie stężenia w prążkowiu ułatwia wybór przez ich odhamowane, a analogicznie zmniejszenie stężenia dopaminy utrudnia wybór. Zmniejszone stężenia dopaminy w szlaku czarnoprążkowiowym związane z PD może wyjaśniać pojawianie się błędów w wyborze zachowań dostosowanych do sytuacji oraz trudności w dokończaniu zachowań (Laskowska i Gorzelańczyk, 2009). Według koncepcji Konorskiego (1948) i Hebba (1949) proces uczenia się polega na zmianie sił wybranych połączeń pomiędzy komórkami nerwowymi. Zmiany takiego typu obserwuje się w średnich komórkach kolcowych prążkowia, które biorą udział w uczeniu zależnym od dopaminy, związanym z układem nagrody. Jak już wcześniej wspomniano, w prążkowiu wyróżnia się dwa obszary o różnym składzie komórkowym i zróżnicowanej organizacji przestrzennej: striosomy, w których znajdują się średnie komórki kolcowe z charakterystyczną dużą liczbą synaps, związane z procesem uczenia się, oraz matriosomy, w których znajdują się tzw. interneurony cholinergiczne mające znaczenie w regulacji aktywności komórek kolcowych prążkowia. To właśnie

7 ZABURZENIA PROCESÓW POZNAWCZYCH W CHOROBACH JĄDER PODSTAWY 87 matriosomy połączone są funkcjonalnie z korą czołową i odpowiadają za mechanizm odhamowania i bramkowania. Za skuteczność procesów uczenia się odpowiadają połączenia striosomów z istotą czarną siatkowatą SNr i brzusznym obszarem nakrywki VTA. Istota czarna siatkowata i VTA odbierają toniczne pobudzenia z jądra niskowzgórzowego. Aktywacja receptorów GABAb przez striosomy i limbiczne prążkowie zmniejsza uwalnianie dopaminy z presynaptycznych zakończeń nerwowych prążkowia. Przeciwstawne działanie GABAa i GABAb, przy jednocześnie różnych stałych czasowych aktywacji tych receptorów, umożliwia proces uczenia się. Kora oczodołowa, źródło informacji o spodziewanej nagrodzie, wysyła projekcje do prążkowia limbicznego, a pobudzenie określonej grupy striosomów prowadzi do działania, które może zostać nagrodzone. Kora oczodołowa ma zadanie utrzymać nastawienie na osiągnięcie nagrody w przyszłości, a tym samym utrzymać aktywność striosomów i neuronów w limbicznym prążkowi (Laskowska i Gorzelańczyk, 2009). Aby wyjaśnić, jaką rolę pełnią jądra podstawy w funkcjonowaniu wzrokowo przestrzennym, należy odwołać się do opisanych wyżej wzajemnych połączeń między jądrami podstawy i korą mózgu. Jądra podstawy połączone są zarówno z grzbietową, jak i brzuszną drogą przetwarzania informacji wzrokowych. Grzbietowe części głowy i ciała jądra ogoniastego oraz grzbietowa część skorupy związane są z drogą grzbietową. Brzuszna część głowy jądra ogoniastego i skorupa związane są z drogą brzuszną. Za strukturę, w której rozpoczyna się integracja między drogą grzbietową i brzuszną a procesami ruchowymi, uznaje się prążkowie. Badania elektrofizjologiczne pokazują, że jądra podstawy są aktywne w czasie rozpoznawania i lokalizacji w przestrzeni obiektów (Laskowska i Gorzelańczyk, 2009). Podsumowując, uszkodzenia jąder podstawy mogą być przyczyną wielu zaburzeń poznawczych, które tradycyjnie uważa się za wynik zaburzeń aktywności kory przedczołowej lub jej uszkodzenia. Trudno ocenić na ile zaburzenia wynikają z uszkodzeń jąder podstawy, a w jakim ze wzajemnych powiązań z korą. Można przypuszczać, że podobieństwa między poznawczymi zaburzeniami wynikającymi z uszkodzeń obszarów korowych i jąder podstawy związane jest z niesprawnym działaniem systemu, który odpowiada za prawidłowy przebieg procesów w obu ośrodkach i określany jest jako funkcje wykonawcze. Steruje on działaniem funkcji poznawczych, włączając w to ogniskowanie i utrzymywanie uwagi, płynność i elastyczność myślenia przy rozwiązywaniu nowych problemów, planowaniu i regulacji zachowań przystosowawczych i celowych oraz zdolności do zmiany nastawienia. Często tzw. zespoły czołowe utożsamiane były z zaburzeniami funkcji wykonawczych i traktowane jako tożsame. Analiza modeli wyjaśniających działanie jąder podstawy oraz objawy zaburzeń poznawczych w chorobach jąder podstawy potwierdzają hipotezę, że funkcje wykonawcze są związane są z działaniem nie tylko kory czołowej, ale pętli czołowo prążkowych. Potwierdzaniem tego są podobieństwa między poznawczymi zaburzeniami wynikającymi z uszkodzeń obszarów korowych i prążkowia. Może to wskazywać, że za prawidłowy przebieg procesów w obu ośrodkach odpowiada pewien system. Steruje on prawidłowym przebiegiem funkcji poznawczych, tj. ogniskowaniem i utrzymywaniem uwagi, płynnością i elastycznością myślenia przy rozwiązywaniu nowych problemów, planowaniem i regulacją zachowań przystosowawczych i celowych oraz zdolnością do zmiany nastawienia. Innymi słowy, funkcje wykonawcze są zdolnościami poznawczymi wyższego rzędu sterowanymi przez grzbietowo boczną korę przedczołową oraz struktury podkorowe związane z tym rejonem. Piśmiennictwo tematu wykorzystane i sugerowane 1. Cummings J.L., Mega M.S.: Neuropsychiatria. Urban & Partner, Wrocław Domańska Ł., Borkowska A.R.: Podstawy neuropsychologii klinicznej. Wyd. Uniwersytetu Marii Curie Skłodowskiej, Lublin Felten D.L., Józefowicz F.H.: Atlas neuroanatomii i neurofizjologii Nettera. Urban & Partner, Wrocław Górska T., Grabowska A., Zagrodzka J.: Mózg i zachowanie. PWN, Warszawa Jochim K., Kucharski R., Woźniak M., Nowak M., Łachut K., Ziółkowska Kochan M. i wsp.: Zaburzenia poznawcze i objawy psychopatologicznew przebiegu zespołu Fahra opis przypadku. Neuropsychiat Neuropsychol. 2010, 5, 2, Laskowska I., Gorzelańczyk E.J.: Rola jąder podstawy w regulacji funkcji poznawczych. Neuropsychiat Neuropsychol. 2009, 4, Longstaff A.: Neurobiologia. PWN, Warszawa McLaughlin D., Stamford J., White D.: Fizjologia człowieka. PWN, Warszawa Sadowski B.: Biologiczne mechanizmy zachowania się ludzi i zwierząt. PWN, Warszawa Sławek J.: Otępienia w zespołach pozapiramidowych. Pol Przegl Neurol. 2008, 4, 3, Sobow T., Sławek J.: Zaburzenia poznawcze i psychiczne w chorobie Parkinsona i w innych zespołach parkinsonowskich. Continuo, Wrocław Wójcik J.: Zaburzenia poznawcze w postępującym porażeniu nadjądrowym. W: Człowiek chory. Aspekty biopsychospołeczne. Tom 3. Red. K. Jankowski, K. Grzesiuk. Centrum Psychoedukacji i Pomocy Psychologicznej, Lublin 2009.