PMC

mózg i pęcherz muszą komunikować się, aby upewnić się, że oddajemy mocz tylko wtedy, gdy i gdzie jest to właściwe. Proces oddawania moczu jest częściowo kontrolowany przez odruchy i jest częściowo pod świadomą kontrolą (de Groat et al., 2015). Ponieważ pęcherz wypełnia, wysyła informacje sensoryczne do ośrodkowego układu nerwowego, a gdy pęcherz jest pełny, sygnały te wskazują, że należy go wkrótce opróżnić.

jednym z sygnałów idących w drugą stronę, z mózgu do pęcherza, jest aktywacja części pnia mózgu zwanej PMC, skrót od pontine micturition center. (Słowo „mikcji” pierwotnie odnosił się do parcia na mocz, ale jest obecnie często używany do opisania procesu oddawania moczu, jak również). PMC łączy się z innymi ośrodkami w centralnym i obwodowym układzie nerwowym, aby koordynować, gdy występuje oddawanie moczu (Fowler et al., 2008). Wiele badań zidentyfikowano i zbadano główne ośrodki mózgu zaangażowane w kontrolę oddawania moczu. Jednak związki między tymi różnymi ośrodkami, w tym kiedy i jak długo stają się aktywne, pozostają nieuchwytne. Nie jest również jasne, w jaki sposób kora – część mózgu odpowiedzialna za wyższe procesy myślowe – wpływa na oddawanie moczu.

teraz, w eLife, Rita Valentino ze Szpitala Dziecięcego w Filadelfii i współpracownicy-w tym Anitha Manohar jako pierwsza autorka-informują, jak aktywność neuronalna jest zaaranżowana przed, w trakcie i po oddawaniu moczu u szczurów (Manohar et al., 2017). Naukowcy ocenili, kiedy i gdzie neurony wystrzeliwane u nieestetyzowanych szczurów, gdy ich pęcherze wypełniały się, a następnie opróżniały, rejestrując aktywność neuronową w trzech regionach mózgu, które biorą udział w oddawaniu moczu: PMC, locus coeruleus i przyśrodkowa kora przedczołowa (mPFC; Rysunek 1). Jednocześnie mierzyli zarówno ciśnienie w pęcherzu, jak i częstotliwość oddawania moczu.

neurobiologia oddawania moczu.

przyśrodkowa kora przedczołowa (mPFC) znajduje się za czołem z przodu kory (zielony), podczas gdy Centrum mikcji pontine (PMC) i locus coeruleus (LC) znajdują się w części pnia mózgu znanej jako pons (niebieski). Przybliżone lokalizacje tych regionów w ludzkim mózgu są zacienione na rysunku po lewej stronie. Te trzy regiony mózgu wysyłają i odbierają sygnały (reprezentowane przez strzałki) do siebie i od siebie. Sygnały z pęcherza są przekazywane przez rdzeń kręgowy do LC, a następnie do innych ośrodków w mózgu, w tym PMC. PMC wysyła sygnały do pęcherza poprzez rdzeń kręgowy. PMC zawiera różne rodzaje neuronów. Neurony wyrażające hormon uwalniający kortykotropinę są oznaczone Crh+ i wiadomo, że biorą udział w rozpoczynaniu oddawania moczu. Neurony, które nie wyrażają tego hormonu, są oznaczone Crh-. Rola tych neuronów jest mniej jasne, ale jest możliwe, że są one zaangażowane w magazynowanie moczu. Glut + i GABA+ wskazują neurony, które produkują odpowiednio glutaminian i GABA. Potwierdzone powiązania z niejasnymi efektami są oznaczone czerwonym znakiem zapytania.

po pierwsze, Manohar et al. ustalono, że wszystkie neurony w PMC wykazują te same wzorce wypalania, charakteryzujące się powolną aktywnością tła i szybkimi wybuchami w przerwach między oddawaniem moczu. Wybuchy te stały się rzadkie przed oddawaniem moczu, bardziej widoczne podczas oddawania moczu, i kontynuowane przez kilka sekund po pęcherza zostały opróżnione. Ten czas aktywności neuronów sugeruje, że neurony PMC prawdopodobnie odgrywają bardziej złożoną rolę w regulacji opróżniania pęcherza niż prosty „włącznik-wyłącznik”. Intrygujące były również wybuchy aktywności w PMC w przerwach między oddawaniem moczu. Wcześniej wierzono, że neurony PMC były aktywne tylko podczas oddawania moczu (Betts et al., 1992).

w ciągu kilku sekund przed oddaniem moczu, neurony w locus coeruleus wykazywały ciągłe impulsy o niskiej częstotliwości z silniejszymi oscylacjami theta (fale aktywności, które powtarzają się około siedem razy na sekundę). W tym samym czasie aktywność w locus coeruleus zaczęła być bardziej zbliżona do aktywności w mPFC, chociaż aktywność w mPFC stała się mniej zsynchronizowana. Jest prawdopodobne, że niektóre z tych zmian pomagają rozpocząć proces oddawania moczu poprzez zwiększenie pobudzenia i przesunięcie uwagi w kierunku pełnego pęcherza moczowego (Michels et al., 2015).

interesująca jest również relacja między locus coeruleus (LC) a PMC. Centra te są na tyle blisko, że aktywność neuronalna może być rejestrowana z obu regionów w tym samym czasie. Wyniki wykazały, że neurony LC były aktywowane przed neuronami PMC, co sugeruje, że te pierwsze otrzymują pośrednie wejście z pęcherza zanim bodziec dotrze do PMC. Jest to zgodne z wcześniejszymi obserwacjami przy użyciu fMRI u szczurów (Tai et al., 2009).

nowe ustalenia zgłoszone przez Manohar et al. zadać kilka pytań. Rola pnia mózgu i kory mózgowej w przetwarzaniu informacji z pęcherza moczowego oraz w koordynowaniu oddawania moczu pozostają niejasne. Nie jest również oczywiste, dlaczego neurony PMC wykazują wybuchy aktywności w odstępach między oddawaniem moczu. Najnowsze dane sugerują, że istnieją różne rodzaje neuronów w PMC (Rysunek 1), więc możliwe jest, że określona populacja neuronów PMC wysyła sygnały, które pomagają magazynować pęcherz moczowy poprzez uwalnianie różnych rodzajów neuroprzekaźników (Hou et al., 2016). Wcześniejsze badania wykazały również, że odruchy przechowywania moczu są głównie zorganizowane w rdzeniu kręgowym (Drake et al., 2010). Jednak grupa neuronów znajdujących się w pniu mózgu może odgrywać rolę w magazynowaniu moczu zbyt. Po aktywacji neurony te sprawiły, że zewnętrzny zwieracz cewki moczowej – mięsień, który pozwala nam wybrać rozpoczęcie oddawania moczu – był bardziej aktywny (Blok i Holstege, 1999).

potrzebujemy więcej danych na temat dróg, przez które locus coeruleus otrzymuje informacje z pęcherza moczowego przed przekazaniem do PMC. Przyszłe eksperymenty powinny również zbadać, jakie inne regiony kory uzyskać zsynchronizowane lub desynchronizowane podczas oddawania moczu. Manohar et al. spekulować w tych dziedzinach, w oparciu o opublikowaną literaturę, ale dalsze badania są wyraźnie uzasadnione, aby dostarczyć bardziej ostatecznych odpowiedzi.