Pień mózgu. Przybliżenie aspektów medycznych dzięki modelowaniu biocybernetycznemu

Recenzowana monografia przedstawia w szerokim kontekście anatomię i fizjologię […] mózgu, główne połączenia pnia mózgu z korą mózgową, funkcje pnia mózgu ze szczególnym naciskiem na jego rolę w powstawaniu świadomości i kontroli przytomności oraz najważniejsze zaburzenia funkcjonowania pnia mózgu. Po obszernym omówieniu dostępnych danych doświadczalnych i klinicznych autorzy dokonują przeglądu modeli obliczeniowych funkcjonowania pnia mózgu w kontekście realizacji konkretnych funkcji, ze szczególnym uwzględnieniem modelowania zaburzeń funkcji oraz modelowania świadomości, przytomności i ich zaburzeń. Biorąc pod uwagę zakres tematyczny tej książki i jej ambicje, trzeba podkreślić, że jest to pozycja unikalna w literaturze polskiej, a biorąc pod uwagę aspekt modelowy – także światowej.

Z recenzji prof. dr. hab. Daniela Wójcika

Wykaz skrótów / 9

1. Wstęp / 11
1.1. Znaczenie badań nad pniem mózgu / 12
1.2. Cele książki / 14
1.3. Metodologia badań / 14

2. Metody badania funkcjonowania pnia mózgu / 15
2.1. Studium przypadku / 15
2.2. Badania na zwierzętach / 15
2.3. Badanie kliniczne pnia mózgu / 17
2.4. Obrazowanie mózgu / 17
2.5. Ocena stanu świadomości / 18
2.5.1. Możliwości automatyzacji procesu diagnostycznego / 20
2.5.2. Możliwości automatyzacji predykcji rezultatów urazu mózgu / 22
2.5.3. Śmierć mózgu / 23

3. Anatomia pnia mózgu / 25
3.1. Zasady budowy układu nerwowego / 25
3.2. Miejsce pnia mózgu w strukturze układu nerwowego / 34
3.3. Pień mózgu – budowa ogólna / 36
3.4. Rdzeń przedłużony / 41
3.4.1. Budowa zewnętrzna / 41
3.4.2. Budowa wewnętrzna / 41
3.5. Most / 44
3.5.1. Budowa zewnętrzna mostu / 44
3.5.2. Budowa wewnętrzna mostu / 45
3.6. Śródmózgowie / 47
3.6.1. Budowa zewnętrzna / 47
3.6.2. Budowa wewnętrzna / 48
3.7. Twór siatkowaty / 51
3.8. Twór siatkowaty a układ siatkowaty / 54

4. Połączenia projekcyjne pnia mózgu z korą mózgu / 59
4.1. Oddziaływanie ścieżek wstępujących na korę mózgu / 59
4.2. Oddziaływanie pnia mózgu na korę mózgu / 65
4.2.1. Projekcja cholinergiczna / 65
4.2.2. Projekcje monoaminergiczne / 66
4.2.3. Inne istotne projekcje / 71
4.3. Oddziaływanie kory mózgu na ośrodki związane z motoryką / 72
4.4. Oddziaływanie jąder wzgórza na korę mózgu / 72
4.5. Wnioski / 75

5. Funkcje pnia mózgu / 77
5.1. Bloki funkcjonalne mózgu według Aleksandra Łurii / 77
5.2. Funkcje pnia mózgu / 78
5.3. Rola pnia mózgu w regulacji homeostazy wewnątrzustrojowej / 78
5.4. Rola pnia mózgu w regulacji oddychania / 79
5.5. Rola pnia mózgu w regulacji napięcia mięśniowego / 80
5.6. Rola pnia mózgu w regulacji czynności serca i naczyń krwionośnych / 81
5.7. Rola pnia mózgu w regulacji temperatury ciała / 81
5.8. Rola pnia mózgu w odczuwaniu bólu / 82
5.9. Rola pnia mózgu w modulowaniu poczucia głodu / 84
5.10. Rola pnia mózgu w układzie nagrody / 86
5.11. Rola pnia mózgu w sterowaniu agresją / 87
5.12. Rola pnia mózgu w regulacji snu / 88
5.13. Rola pnia mózgu w drogach wzrokowych i sterowaniu ruchem gałek ocznych / 89
5.14. Rola pnia mózgu w sterowaniu żuciem / 91
5.15. Rola pnia mózgu w przebiegu drogi słuchowej / 92
5.16. Twór siatkowaty a układ siatkowaty. Funkcje tworu siatkowatego / 92

6. Przytomność i jej generacja / 99
6.1. Rola pnia mózgu w powstawaniu przytomności / 99
6.1.1. Wprowadzenie do świadomości i jej zaburzeń / 100
6.1.2. Badanie świadomości/przytomności i jej zaburzeń / 107

7. Zaburzenia funkcjonowania pnia mózgu / 119
7.1. Schorzenia i uszkodzenia traumatyczne pnia mózgu / 119
7.2. Wnioski z terapii uszkodzeń pnia mózgu / 121

8. Podstawy modelowania pnia mózgu / 127
8.1. Modele działania neuronów / 128
8.2. Symulatory biologicznych sieci neuronowych / 135
8.3. Wnioski do realizacji modeli pnia mózgu / 139
8.3.1. Aspekt strukturalny / 139
8.3.2. Aspekt hierarchiczny / 140
8.3.3. Aspekt czasowy / 140
8.3.4. Aspekt dynamiczny / 141
8.3.5. Podsumowanie / 141

9. Modele funkcji pnia mózgu i ich zaburzeń / 143
9.1. Dotychczasowe modele funkcji pnia mózgu / 143
9.2. Modele własne – wybrane rozwiązania / 156

10. Modele świadomości/przytomności i jej zaburzeń / 163
10.1. Model wstępującego oddziaływania pnia mózgu na korę mózgu / 165
10.2. Rodzaje przetwarzania według Stanislasa Dehaene’a i wsp. / 173
10.3. Modele przetwarzania według Stanislasa Dehaene’a i wsp. / 174
10.4. Model pnia mózgu jako systemu hierarchicznego (model sterowany/ARAS) / 177
10.5. Model układu siatkowatego jako komutatora z rozproszonym sterowaniem / 180
10.5. Porównanie pomiędzy modelami własnymi / 182
10.6. Porównanie z pozostałymi modelami / 183
10.7. Neurodynamika a przytomność/świadomość / 183
10.8. Możliwe modyfikacje / 185
10.9. Kierunki rozwoju / 186
10.10. Podsumowanie / 188

11. Zakończenie / 191
Bibliografia / 193

Dariusz Mikołajewski

Włodzisław Duch