Со времен К.Н. Третьякова [31] считается, что в основе болезни Паркинсона лежит гибель дофаминпродуцирующих нейронов черной субстанции среднего мозга [7, 12, 13, 20—22, 26, 28]. Дефицит церебрального дофамина приводит к тому, что хвостатое ядро не получает дофамин по нигростриарному пути и не срабатывает тормозное премоторно-каудато-паллидо-таламомоторное кольцо. Избыточная, т.е. ненужная в данный момент для деятельности мозга импульсация, приходящая от рецепторных полей организма, не тормозится и становится патологической [6, 7, 20, 21]. Она приходит в кору мозга, а затем по нисходящим экстрапирамидным путям, в том числе по рубро-ретикулоспинальному и нигро-ретикулоспинальному, достигает g-мотонейронов и реализует, в частности, дрожательный гиперкинез. Детали этой общей схемы будут уточнены после представления литературы и клинических и нейрофизиологических данных.

Известно, что в каждой крупной мышце выделяют волокна трех типов: I, IIА, IIБ [5, 14]. Медленные тонические экстрафузальные мышечные волокна I типа иннервируются тоническими α-мотонейронами; быстрые фазические экстрафузальные оксидативные мышечные волокна IIА типа управляются фазическими α-мотонейронами; сверхбыстрые и наиболее мощные фазические экстрафузальные гликолитические мышечные волокна IIБ типа получают иннервацию от наиболее крупных фазических α-мотонейронов. Все перечисленные виды тонических и фазических α-мотонейронов имеют независимую (автономную) иннервацию за счет различных групп волокон в составе пирамидного пути.

Медленные ядерносумочные интрафузальные мышечные волокна управляются преимущественно динамическими γ-мотонейронами, контролирующими динамическую стадию мышечного сокращения, при которой происходит изменение длины мышцы. Динамические γ-мотонейроны иннервируются, вероятно, нигроретикулоспинальным путем. Быстрые ядерноцепочечные интрафузальные мышечные волокна управляются преимущественно статическими γ-мотонейронами, контролирующими статическую фазу мышечного сокращения, при которой длина мышцы остается постоянной, например при изометрическом сокращении. Статические γ-мотонейроны в свою очередь получают иннервацию, по-видимому, от рубро-ретикулоспинальных путей.

Влияние γ-мотонейронов и экстрапирамидной системы в целом на -мотонейроны осуществляется по моносинаптическому пути 1а от мышечных веретен к тоническим или фазическим α-мотонейронам. γ-Мотонейроны, мышечные веретена, путь 1а и α-мотонейроны образуют g-петлю, которая является анатомической основой миотатического рефлекса, или серво-механизма [4, 10, 11, 17], который играет ключевую роль в формировании мышечного тонуса и управлении произвольными и непроизвольными, в том числе насильственными движениями.

Цель работы — оценить дрожательно-ригидную форму болезни Паркинсона с позиций теории мышечных веретен.

153 больным с дрожательно-ригидной формой болезни Паркинсона при относительно благоприятном течении сделано 197 стереотаксических операций. 3-я и 4-я стадии заболевания по Э.И. Канделю [7] при давности 6 лет и более, а также 1-я и 2-я стадии независимо от давности болезни дали основание диагностировать относительно благоприятное течение заболевания с медленным прогрессированием.

Стереотаксическими мишенями служили вентролатеральный ядерный комплекс таламуса, поля Н1, Н2 Фореля, неопределенная зона. Полное и почти полное прекращение тремора было достигнуто у 137 больных. Лучшие результаты (95% полного устранения или значительного уменьшения тремора) получены в группе мужчин с относительно благоприятным течением болезни Паркинсона.

Электромиографическое (ЭМГ) исследование (электромиограф Медикор) с помощью накожных электродов выполнено у 33 пациентов до операции и 14 — после. В качестве контроля для сравнения ЭМГ-показателей в динамике использовались ЭМГ-параметры мышц на «здоровой» стороне при гемипаркинсонизме. Исследованы дистальные (поверхностный сгибатель пальцев) и проксимальные (двуглавая мышца плеча) сгибатели руки, в качестве мышцы-разгибателя обследован общий разгибатель пальцев. ЭМГ записывали с режиме покоя и при функциональных пробах (вдох, синергия, сокращение и растяжение исследуемой мышцы, сокращение антагониста).

Амплитуда ЭМГ отражает количественную сторону непроизвольного возбуждения фазических α-мотонейронов [8, 9, 16]. Рис. 1

Рис. 1. Амплитуда ЭМГ (в мкВ) сгибателя пальцев в покое и при функциональных пробах.

Примечание. Здесь и на рис. 2: черные столбцы — контроль на «здоровой» стороне, белые — на стороне гемипаркинсонизма до операции, серые — на стороне гемипаркинсонизма после операции.

Таблица1

]]>

Амплитуда ЭМГ разгибателя пальцев в покое составила 121±31 мкВ, превышая аналогичные показатели контроля и мышц-сгибателей. Глубокий вдох и синергия сопровождались увеличением высоты осцилляций до 180±40 мкВ. Коэффициент реципрокности составил 75±21%, указывая на то, что со стороны разгибателя отсутствуют грубые нарушения координационных отношений со сгибателями.

В целом оценка амплитуд ЭМГ указывала на высокой уровень непроизвольного возбуждения фазических α-мотонейронов сгибателей (см. рис. 1) и разгибателей, а также чувствительность α-мотонейронов к функциональным пробам, особенно проприоцептивную стимуляцию и пассивное растяжение бицепса. Приведенные факты указывают, по-видимому, на ключевую роль мышечных веретен в реализации тремора. Кроме того, выявлено нарушение координационных отношений между антагонистами, особенно со стороны сгибателей, что можно объяснить избыточным раздражением вторичных окончаний веретена, которые облегчают α-мотонейроны собственных сгибателей и тормозят α-мотонейроны разгибателей.

ЭМГ-отражением тремора является залповая активность [15, 19, 23, 27, 29]. Залповый разряд, отведенный от поверхностного сгибателя пальцев в покое, продолжался 62±7 мс и отражал время непроизвольного возбуждения фазических α-мотонейронов (табл. 2).

Таблица2

]]>

Представляет интерес анализ амплитуды ЭМГ во время пауз между залповыми разрядами (рис. 2).

Рис. 2. Амплитуда ЭМГ (в мкВ) сгибателя во время пауз между залпами пальцев — в покое и при функциональных пробах.

]]>

Произвольное мышечное сокращение при болезни Паркинсона отличается тем, что на фазические α-мотонейроны одновременно воздействуют непроизвольное возбуждение от веретена по пути 1а и произвольная стимуляция, приходящая по пирамидным аксонам. В момент залпового разряда происходит суммация непроизвольного и произвольного возбуждения фазических α-мотонейронов. Во время паузы между залпами фазические α-мотонейроны, участвовавшие в формировании разряда, находятся в состоянии гиперполяризации и не отвечают как на произвольные, так и непроизвольные стимулы. Однако, как показано выше, мотонейроны во время паузы между залпами демонстрируют некоторую активность (см. рис. 2). Пауза между разрядами характеризует функциональное состояние α-мотонейронов, не участвующих в формировании залповых разрядов, к которым могут быть отнесены тонические и фазические α-мотонейроны, сохранившие нормальную иннервацию со стороны супрасегментарных структур и не участвующие в формировании тремора. Незначительный прирост амплитуды ЭМГ при функциональных пробах во время паузы между залпами указывает на малое число таких двигательных единиц.

Нельзя оставить без внимания то, что статические γ-мотонейроны после избыточного возбуждения должны пройти фазу гиперполяризации, во время которой они не реагируют на избыточную импульсацию, приходящую по ретикуло-руброспинальным путям. В таком случае гиперполяризация γ-мотонейронов становится решающим фактором для прекращения залпового разряда на ЭМГ, а также возникновения и поддержания паузы между залповыми разрядами. Продленная гиперполяризация может быть объяснена частичным сложением периодов гиперполяризации статических γ-мотонейронов и фазических α-мотонейронов. Речь идет о частичном сложении указанных периодов: так как период гиперполяризации нейрона продолжается 80 мс [17], то удвоенный период гиперполяризации α- и γ-мотонейронов составил бы 160 мс, но в действительности пауза между разрядами продолжается 125±7 мс. При этом фаза гиперполяризации не совпадает по времени для статических γ-мотонейронов и фазических α-мотонейронов, а именно γ-мотонейроны вступают в фазу гиперполяризации и выходят из нее раньше, чем α-мотонейроны. После окончания фазы гиперполяризации для статического γ-мотонейрона он способен реагировать на избыточную импульсацию, приходящую по ретикуло-руброспинальному пути, что приводит к сокращению ядерноцепочечного интрафузального волокна и восстанавливает несоответствие в длине между интра- и экстрафузальной мышцами, так как интрафузальное волокно уже сокращено, а экстрафузальное — еще расслаблено под влиянием гиперполяризации фазических α-мотонейронов. При болезни Паркинсона должно происходить синхронное и почти одновременное избыточное возбуждение пула статических γ-мотонейронов, после чего эти же мотонейроны одновременно оказываются в фазе гиперполяризации.

Указанный режим возбуждения и торможения передается фазическим α-мотонейронам, в результате чего от фазического оксидативного мышечного волокна отводятся залповые разряды с паузами между ними. Возможно, это связано с одновременным выключением тормозной функции соответствующего пула нейронов хвостатого ядра и функциональными свойствами самих статических γ-мотонейронов. После окончания фазы гиперполяризации для фазического α-мотонейрона он восстанавливает состояние поляризации и способен отвечать на сигналы, которые приходят по пути 1а от веретен иннервируемой им мышцы. К этому моменту интрафузальное волокно уже сокращено, а экстрафузальное — еще расслаблено. Возникают условия для очередного залпового разряда.

Нельзя не учитывать другие тормозные спинальные рефлексы, в частности аутогенное торможение с сухожильных рецепторов Гольджи и возвратное — через соответствующую коллатераль. Указанные тормозные рефлексы способны ослабить избыточное возбуждение α-мотонейронов и непроизвольное сокращение мышцы, тогда как решающий вклад в прекращение залпового разряда принадлежит механизму гиперполяризации нейронов, который определяет также длительность паузы между залповыми разрядами. В поддержании этой паузы, возможно, играет роль торможение со стороны веретен антагониста, так как в момент паузы в мышце-агонисте антагонист продуцирует залповый разряд. Если принять во внимание, что пауза между залпами сгибателя 125±7 мс почти вдвое продолжительнее залпового разряда разгибателя 69±8 мс (см. табл. 2), станет ясно, что механизм реципрокного торможения не может обеспечить столь длительную паузу между залповыми разрядами сгибателя. Следовательно, решающая роль в возникновении и поддержании паузы между залповыми разрядами принадлежит механизму продленной гиперполяризации фазических α-мотонейронов. Кроме того, в серии наших наблюдений встречались единичные записи, когда от сгибателя пальцев отводилась залповая активность, а в разгибателе пальцев залповых разрядов не было. Подобный феномен приводят также И.Г. Охнянская и А.А. Комарова [18], B. Drechsler [29]. В указанных случаях пауза между залпами в сгибателе возникала без участия реципрокного механизма и могла поддерживаться за счет продленной гиперполяризации α-мотонейронов.

Дыхательная и синергическая пробы сопровождались достоверным (р<0,01) укорочением паузы между залпами в сгибателе пальцев в ответ на интроцептивную стимуляцию, что косвенно отражало усиление избыточного возбуждения фазических α-мотонейронов. Сокращение сгибателя и его антагониста приводило к угнетению залповой активности в сгибателе пальцев, что выразилось уменьшением числа записей, содержащих залпы с 17 в покое до 13 (см. табл. 2), а также укорочением паузы между залпами до 80±9—88±8 мс (р<0,01). Произвольная стимуляция при сокращении сгибателя сопровождалась вовлечением дополнительного пула мотонейронов, которые не участвовали в формировании залпов, и чьи разряды частично заполняли паузы между залпами. Сокращение антагониста (разгибатель пальцев) приводило к реципрокному торможениию фазических α-мотонейронов сгибателя, что также сокращало паузы между залпами. При этом ритм тремора участился до 7±0,3 в 1 с (р<0,01) по сравнению с состоянием покоя.

Любопытно сравнить характеристику проксимального и дистального сгибателя руки, т.е. двуглавой мышцы (сгибатель) плеча и поверхностного сгибателя пальцев (см. табл. 2). В покое в бицепсе отмечалось увеличение длительности одной осцилляции до 15±0,7 мс (р<0,05) по сравнению с аналогичным показателем сгибателя пальцев, что означает увеличение числа фазических мышечных волокон, вовлеченных в непроизвольное сокращение, и не противоречит представлению о том, что проксимальные мышцы человека имеют более крупные двигательные единицы по сравнению с дистальными. Длительность потенциала действия одной двигательной единицы бицепса при дрожательно-ригидной форме болезни Паркинсона составляет 7,3±0,53 мс [3], соответственно длительность одной осцилляции в структуре залпа может включать не менее двух двигательных единиц. Остальные показатели залповой активности, отведенной в состоянии покоя с проксимального и дистального сгибателей руки, не имели достоверных отличий.

Дыхательная и синергическая пробы по сравнению с состоянием покоя сопровождались увеличением (с 5 до 9) числа записей с залповой активностью, отведенной от бицепса, при этом количество осцилляций в залпе сокращалось с 5±0,8 до 3±0,4 (р<0,05) за счет уменьшения количества непроизвольно возбужденных фазических α-моторных единиц на фоне укорочения залпового разряда с 65±0,6 с до 53±9 — 57±0,5 мс. При глубоком вдохе длительность одной осцилляции также сокращалась с 15±0,7 до 13±1 мс (р<0,05), очевидно, за счет уменьшения числа мышечных волокон, подвергнутых непроизвольному сокращению. Длительность паузы между залпами не претерпела существенных изменений.

Произвольное сокращение бицепса сопровождалось увеличением количества записей с залповой активностью с 5 до 8 и увеличением длительности одной осцилляции с 15±0,7 до 16±0,01 мс (р<0,05), что означало увеличение числа сокращенных мышечных волокон, участвующих в залповом разряде, вероятно, за счет дополнительно включенных моторных единиц. Этому не противоречит тенденция к удлинению залпового разряда до 75±8 мс, однако число осцилляций в залпе имело тенденцию к уменьшению до 4±0,4. Пауза между залпами сократилась до 87±11 мс (р<0,02), чему не противоречило увеличение ритма тремора до 7±0,3 залпа в секунду.

По сравнению со сгибателем пальцев в разгибателе отмечалась тенденция к удлинению залпового разряда, укорочению паузы между залпами, уменьшению длительности одной осцилляции (см. табл. 2). Отмечено учащение ритма дрожания до 7±0,4 в 1 с (р<0,01). При вдохе по сравнению с состоянием покоя имело место удлинение одной осцилляции до 12±0,05 мс (р<0,05) за счет увеличения числа непроизвольно сокращенных фазических мышечных волокон на фоне тенденции к удлинению залпового разряда до 76±6 мс. Число осцилляций в залпе увеличилось до 6±0,6 (р<0,05) за счет увеличения непроизвольно возбужденных фазических двигательных единиц. Пауза между залпами имела тенденцию к увеличению до 106±9 мс. Ритм залповых разрядов снизился до 6±0,4 (р<0,05).

Следовательно, продолжительность залпового разряда в сгибателях короче, а пауза между залпами длиннее, чем в разгибателе. Приведенный факт свидетельствует о преобладании избыточного возбуждения в -мотонейронах разгибателей, вероятно, за счет антигравитационной нагрузки, что подтверждается также более высокой амплитудой ЭМГ разгибателя (см. табл. 1).

У единичных больных залповая активность была нерегулярной. Ее анализ представляет интерес, поскольку нерегулярная залповая активность предшествует формированию регулярных залпов и позволяет уточнить некоторые особенности формирования тремора. Наиболее часто она отводилась от мышц рук сгибательной группы. Возможно, сгибатели в большей мере, чем разгибатели, «противодействуют» формированию залповой активности. Чаще всего нерегулярную залповую активность провоцировали произвольное сокращение агониста и особенно — антагониста; наиболее редко нерегулярные залповые разряды отводили от мышц в состоянии физиологического покоя. По-видимому, в происхождении залповых разрядов играет роль импульсация от веретен, так как сокращение антагониста сопровождается растяжением агониста, при этом происходит раздражение сенсорных окончаний веретена. Указанному факту не противоречит возрастание числа записей с нерегулярной залповой активностью от бицепса при его пассивном растяжении до 4 против 1 записи в состоянии покоя.

После операции залповая активность устранялась, что объективно подтверждало устранение дрожательного гиперкинеза. У единичных больных от некоторых мышц сгибательной группы в покое, а также при дыхательной пробе отводились нерегулярные залповые разряды. Длительность залпового разряда составила 25—75 мс (табл. 3).

Таблица3

]]>

Наиболее полно залповые разряды были оформлены в общем разгибателе пальцев. В покое, при вдохе и синергической пробе они укорачивались до 25 — 75 мс по сравнению с дооперационным уровнем, чему соответствовало уменьшение числа осцилляций в залпе до трех, что указывало на уменьшение количества двигательных единиц, участвующих в формировании залпа. Продолжительность одной осцилляции составила 8—16 мс, пауза между залпами — 100 мс. Ритм залповых разрядов после операции не изменился. Сокращение разгибателя пальцев и его антагониста привело к укорочению одной осцилляции до 8 мс, остальные показатели залповой активности существенно не изменились (см. табл. 3).

Следовательно, перестройка остаточной залповой активности после операции заключалась в укорочении залповых разрядов, уменьшении числа осцилляций в залпе, что свидетельствовало об уменьшении непроизвольно возбужденных двигательных единиц. Тенденция к укорочению одной осцилляции указывала на уменьшение количества непроизвольно сокращенных фазических мышечных волокон, участвующих в формировании тремора. Хуже всего залповая активность устранялась в разгибателе пальцев, очевидно, за счет более четкого реагирования разгибательных мышц на гравитационную нагрузку. Кроме того, после операции и сгибатели, и разгибатели охотнее продуцировали залповую активность в ответ на произвольное сокращение и сокращение антагониста, что могло указывать на преимущественную роль проприорецепторов, т.е. веретен в происхождении тремора. Обращало внимание некоторое сходство нерегулярной и остаточной залповой активности после операции.

После операции амплитуда ЭМГ сгибателей в покое (13±1,7—19±0,4 мкВ) была достоверно (р<0,01) меньше (см. табл. 1), что указывало на снижение избыточной возбудимости фазических α-мотонейронов. Дыхательная и синергическая пробы приводили к достоверному (р<0,01) снижению высоты осцилляций до 17±5,7—41±25 мкВ по сравнению с дооперационными показателями, однако они были выше, чем в состоянии функционального покоя. Следовательно, α-мотонейроны сохраняли способность реагировать на функциональные раздражители (см. рис. 1). Произвольное сокращение сгибателей и проба на реципрокность иннервации не вызывали достоверного изменения амплитуды ЭМГ, что указывало на отсутствие послеоперационных парезов.

После операции амплитуда ЭМГ разгибателей в состоянии покоя достоверно (р<0,02) уменьшилась до 13±3,7—38±17 мкВ. Глубокий вдох и синергия сопровождались снижением (р<0,01) высоты осцилляций разгибателей до 21±7—42±23 мкВ. По сравнению с состоянием покоя имелась тенденция к увеличению уровня возбудимости фазических α-мотонейронов. Произвольное сокращение самих разгибателей и сокращение их антагонистов провоцировали тенденцию к некоторому росту амплитуды ЭМГ разгибателей (см. табл. 1). Коэффициенты реципрокности и адекватности разгибателя имели тенденцию к уменьшению.

В целом динамика амплитуд мышечных потенциалов убедительно показывает снижение непроизвольного возбуждения фазических α-мотонейронов и объективно подтверждает лечебный эффект хирургического лечения.

На основании представленных данных выстраивается гипотеза происхождения тремора, которая может быть использована для понимания других гиперкинезов [24, 25]. Энергетической базой гиперкинезов является естественная афферентная импульсация с рецептивных полей организма, особенно от проприорецепторов, или мышечных веретен. В стволе мозга часть этой импульсации переключается на ядра ретикулярной формации и по неспецифическим путям в составе восходящей активирующей системы достигает ассоциативной коры большого мозга, где используется для поддержания бодрствования и внимания [2]. Известно, что в состоянии сна восходящая активирующая система выключается, что сопровождается устранением тремора и других гиперкинезов.

Бодрствующий мозг отводит избыточную неспецифическую импульсацию по тормозному премоторно-каудато-паллидо-таламомоторному пути (каудатная петля), которое функционирует по принципу отрицательной обратной связи. Устранение избыточных импульсов осуществляется на уровне хвостатого ядра с помощью дофамина, который поступает в хвостатое ядро по нигростриарному пути. При болезни Паркинсона каудатная петля не срабатывает из-за дефицита церебрального дофамина. При хорее Гентингтона, торсионной дистонии и атетозе имеет место первичное гнездное поражение нейронов хвостатого ядра («мраморное состояние»).

Следует допустить, что в хвостатом ядре существуют популяции нейронов для избирательного автономного воздействия (управление) на веретена, принадлежащие либо тоническим типа I, либо оксидативным фазическим типа IIa, либо гликолитическим фазическим типа IIb мышечным волокнам. Это управление осуществляется по полисинаптическим экстрапирамидным путям, включая γ-мотонейроны. В результате поражения хвостатого ядра избыточная импульсация не гасится и становится гиперкинезогенной. На пути к моторной коре через каудатную петлю она проходит через вентролатеральный ядерный комплекс таламуса, что доказано устранением гиперкинеза в результате стереотаксических операций на зрительном бугре. Нетормозимая избыточная гиперкинезогенная импульсация по каудатной петле поступает в моторную кору, откуда по полисинаптическим экстрапирамидным путям, включая корково-мостомозжечково-зубчато-красноядерно-ретикулоспинальный и др., достигает γ-мотонейронов [1].

Считается, что при болезни Паркинсона избирательно страдает управление статическими γ-мотонейронами. Далее необходимо сделать допущение, что происходит одновременное синхронное избыточное возбуждение большого пула статических γ-мотонейронов. После возбуждения этот же пул впадает в состояние гиперполяризации и не отвечает на сигналы, приходящие по ретикуло-руброспинальному пути. Указанное синхронное избыточное возбуждение статических γ-мотонейронов и последующее их синхронное погружение в фазу гиперполяризации является ключевым моментом в части спинальных механизмов тремора. Избыточное возбуждение статических γ-мотонейронов приводит к сокращению ядерноцепочечных интрафузальных мышечных волокон, принадлежащих фазическим оксидативным экстрафузальным волокнам типа IIa, затем срабатывает серво-механизм, и по моносинаптическому пути 1а патологический сигнал без искажения передается фазическому α-мотонейрону. Последний сокращает экстрафузальное мышечное волокно типа IIА, и на ЭМГ возникает залповый разряд, характеристика которого обсуждена в тексте статьи.

Таким образом, на спинальном уровне дрожательный гиперкинез реализует миотатическая единица с участием статического γ-мотонейрона, ядерноцепочечного интрафузального волокна, пути 1а, фазических α-мотонейрона и оксидативного экстрафузального мышечного волокна типа IIА. Представленная гипотеза позволяет глубже понять патогенез тремора, а также оценить результаты хирургического лечения.