Substancja biała – czy wiesz, dlaczego jest ona tak ważna?

Nasza substancja biała stanowiąca nieodłączną część mózgu jest odpowiedzialna za przekazywanie informacji w całym ośrodkowym układzie nerwowym. Jej nazwa pochodzi od koloru białych osłonek mielinowych wokół poszczególnych komórek.

Ta właśnie ta otoczka włókien nerwowych pomaga przekazywać informacje elektryczne z jednego neuronu do drugiego i obejmuje aksony neuronów. I stąd też bierze się nazwa “substancja biała”. Nie ma w tym żadnego tajemniczego, czy też ukrytego znaczenia.

W mózgu substancja biała znajduje się poniżej istoty szarej. Substancja biała jest w pewnym uproszczeniu korą mózgową, podczas gdy w rdzeniu kręgowym występuje substancja szara. Oczywiście specjalista z dziedziny neurologii skrzywi się w tym momencie z niesmakiem, ale takie uproszczone przedstawienie sprawy powinno na nasze potrzeby wystarczyć w zupełności.

Aksony wysyłają informacje sensoryczne i motoryczne w odpowiednie miejsce, tworząc materię białą. Chociaż w przeszłości naukowcy uważali, że substancja biała jedynie wysyłała informacje, to obecnie wydaje się, że zajmuje się ona również innymi procesami zachodzącymi w mózgu.

Substancja biała i jej znaczenie dla ośrodkowego układu nerwowego

Przyglądając się całości nieco dokładniej zauważamy natychmiast, że substancja biała w półkulach mózgowych składa się z trzech różnych rodzajów włókien. Są to kolejno:

• Włókna spoidłowe – włókna, które łączą półkule mózgowe. Składają się one częściowo z przedniego spoiwa, które łączy opuszki węchowe z płatem skroniowym. Do tego dochodzi również ciało modzelowate, które łączy się z prawą i lewą półkulą. Tak więc, jeśli ciało modzelowate zostanie podzielone, większość komunikacji pomiędzy obiema półkulami zostaje przerwana. Włókna spoidłowe mają przebieg poprzeczny.
• Włókna rzutowe: są to aksony, które sięgają aż do kory mózgowej i znajdują się na dużym obszarze, który rozciąga się do półkul mózgowych. Włókna rzutowe przebiegają pionowo.
• Włókna kojarzeniowe (asocjacyjne): są to aksony łączące różne obszary kory mózgowej w tej samej półkuli. Mają one przebieg podłużny.

Rdzeń kręgowy jest największą częścią ośrodkowego układu nerwowego, stale wchodzi w interakcje z obwodowym układem nerwowym. Jest także niezwykle ważny dla naszych funkcji czuciowych i motorycznych. Kręgosłup chroni go od zewnątrz, jest także odpowiedzialny za amortyzację każdego uderzenia, aby zapobiec potencjalnemu uszkodzeniu rdzenia kręgowego.

Substancja biała w rdzeniu kręgowym znajduje się na zewnątrz, pokrywając istotę szarą. Występuje ona w trzech kolumnach: grzbietowej, bocznej i brzusznej.

Somatyczne włókna aferentne nerwów rdzeniowych, które przechodzą w górę przez sznur bez synaps wzdłuż drogi tworzą kolumnę tylną lub plecową. Biegną one w dwóch wiązkach zwanych powrózkami tylnymi (po łacinie fasciculus cuneatus i fasciculus gracilus). Pierwszy powrózek (fasciculus cuneatus) jest tworzony przez kanały, które wchodzą przez segmenty górnej części kręgosłupa (klatki piersiowej i szyjki macicy). Drugi, (fasciculus gracilus) wchodzi przez dolną część kręgosłupa (kość krzyżową, lędźwiową i dolną część klatki piersiowej).

Brzuszna i boczna kolumna substancji białej uformowana jest przez wznoszące się ścieżki (lub wiązki), które przenoszą zarówno informacje somatyczne, jak i trzewne oraz zstępujące ścieżki (wiązki), które wysyłają informacje somatyczne i modulację sensoryczną.

Substancja biała ma silny związek z funkcjami poznawczymi

Dawniej substancja biała była traktowana jako związana z szybkością przetwarzania informacji przez mózg. Jednak w ostatnich latach eksperci przeanalizowali także to, w jaki sposób może mieć ona związek z innymi funkcjami poznawczymi. Powodem ich zainteresowania było to, że substancja biała zdaje ulegać degeneracji z uwagi na wiele czynników zewnętrznych. Opublikowano jak dotąd wiele badań, które dotyczyły roli substancji białej w kwestiach języka, pamięci i skupiania uwagi.

Na przykład u dzieci z zaburzeniem w postaci braku zdolności koncentracji występuje mniejsza objętość substancji białej, niż u zdrowych dzieci. Wydaje się zatem, że prawy płat czołowy istoty białej koreluje ze stopniem zdolności do skupiania uwagi.

U pacjentów z chorobą Alzheimera i łagodnymi zaburzeniami poznawczymi istnieją istotne korelacje między objętością istoty białej a pamięcią. Jednak możliwe jest, że następuje degeneracja istoty białej będąca bezpośrednim następstwem występującej również degeneracji istoty szarej. Naukowcy wciąż nie są jeszcze zgodni co do tej kwestii i nieustannie badają ten temat chcąc osiągnąć pewność trafności swoich teorii.

Jeśli włókna, które łączą wzgórze z korą czołową zostaną rozłączone, stan taki może wpływać na zakłócenie pamięci słownej i upośledzać pamięć operacyjną. Z drugiej strony pamięć uczenia się oraz wzrokowa została powiązana z ciemieniową i skroniową istotą białą. Korelacja między pamięcią roboczą a obszarami doczesnymi, ciemieniowymi i czołowymi dla istoty białej pojawia się w kilku badaniach.

Rozproszone uszkodzenie aksonów

Rozproszone uszkodzenie aksonów jest często wynikiem urazu, który wiąże się z nagłymi zmianami przeciążenia (np. przyspieszanie – spowolnienie) lub silny ruch obrotowy. Jest to jedna z najczęstszych przyczyn chorób u pacjentów z urazami mózgu, zwykle spowodowanymi wypadkami samochodowymi. Składa się z różnych zmian ogniskowych w istocie białej w odległości 1-15 mm.

Rezultatem tego zdarzenia jest natychmiastowa utrata przytomności. Ponad 90% pacjentów, którzy cierpią z tego powodu, pozostaje wciąż w stanie wegetatywnym. Nie powoduje on śmierci, ponieważ pień mózgu nadal działa i jest odpowiedzialny za funkcje życiowe organizmu. Odpowiada natomiast za większość zmian uwagi, pamięci, szybkości przetwarzania i zmian w umiarkowanych i ciężkich urazach czaszkowo-mózgowych.

Choroby, które wywołuje degeneracja istoty białej

Istnieją różne choroby, które występują z powodu degeneracji tak ważnej tkanki mózgu, jaką jest substancja biała. Niektóre z nich mogą mieć poważne konsekwencje na poziomie poznawczym, motorycznym i sensorycznym. Jedną z nich jest leukoencefalopatia podkorowa, zwana także chorobą Binswangera. W jej przypadku zewnętrzne funkcjonowanie mózgu jest zwykle prawidłowe, ale stosunek substancji szarej do istoty białej jest zwykle znacznie niższy od przeciętnego.

Choroba Binswangera występuje wtedy, gdy aksony tracą swoją mielinę. Typowe objawy to spowolnione procesy myślenia, zmiany w pamięci, dezorientacja, apatia i utrata zainteresowania środowiskiem. Chodzenie powolnymi i małymi krokami lub chwiejny chód z tendencją do upadków są wczesnymi objawami tej choroby.

Leukodystrofie są również grupą chorób, które wpływają na istotę białą. Są one grupą genetycznie uwarunkowanych chorób, które powodują zmiany w metabolizmie mieliny. Najczęstsze objawy kliniczne to tetraplegia, ataksja, ślepota, głuchota i upośledzenie funkcji poznawczych. Są to choroby postępowe i zaczynają się nawet już w okresie dzieciństwa.

Jak zapewne zdołałeś się dowiedzieć po lekturze naszego dzisiejszego artykułu, substancja biała jest podstawową częścią naszego układu nerwowego. Gromadzi i przetwarza ona informacje, które nasz mózg otrzymuje, ale jest także kanałem komunikacji, który przekazuje rozkazy do różnych narządów.

Odpowiednia objętość substancji białej, która jest dodatkowo w dobrej kondycji, szczególnie pomaga w poprawie naszej uwagi i szybkości, z jaką wykonujemy różne procesy poznawcze, takie jak podejmowanie decyzji lub nabycie nowych zdolności poprzez uczenie się.

Bibliografia

• Haines D.E. (2002) Principios de Neurociencia. Madrid: Elsevier España S.A.
• Junqué, Carme. (2008). Valoración del daño axonal difuso en los traumatismos cráneo-encefálicos. Escritos de Psicología (Internet), 2(1), 54-64. Recuperado en 07 de julio de 2017, de http://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1989-38092008000300007&lng=es&tlng=e
• Tirapau-Ustarroz, J., Luna-Lario, P., Hernáez-Goñi, P., & García-Suescun, I. (2011). Relación entre la sustancia blanca y las funciones cognitivas. (www.revneurol.com, Ed.) Revista de Neurología, 52(12), 725-742
• Wasserman J. and Koenigsberg R.A. (2007). Diffuse axonal injury. Emedicine.com.Wersja z 7 lipca 2017 dostępna pod adresem http://emedicine.medscape.com/article/339912-overview