GIẢI PHẪU CHỨC NĂNG THẦN KINH: TIỂU NÃO

Cập nhật lần cuối vào 21/03/2023

Tiểu não (cerebellum) hay não nhỏ là một cấu trúc nằm phía sau của não, dưới thùy chẩm và thuỳ thái dương, phía sau thân não, lấp đầy hố sau (posterior fossa) của hộp sọ. Mặc dù tiểu não chỉ chiếm khoảng 10% thể tích của não, tiểu não chứa trên 50% tổng số tế bào thần kinh của não. (Tiểu não có số lượng neuron khoảng 3,6 lần so với vỏ não mới (neocortex).

Tiểu não là một cấu trúc quan trọng của hệ thần kinh trung ương, có vai trò trong thăng bằng, kiểm soát vận động (motor control), đặc biệt là sự phối hợp, độ chính xác và thời điểm của vận động, cũng như trong học vận động (motor learning).

XEM THÊM: GIẢI PHẪU CHỨC NĂNG THẦN KINH: THÂN NÃO

GIẢI PHẪU

Đại thể

Tiểu não gồm hai bán cầu (hemispheres) đối xứng và nhộng (vermis) ở giữa. Vùng cạnh nhộng của bán cầu được gọi là vùng chuyển tiếp (intermediate zone).

Tiểu não có thể được chia thành ba thuỳ: 

• thuỳ nhung nốt (flocculonodular lobe, còn gọi là tiểu não tiền đình), 
• thuỳ trước (anterior lobe), và 
• thuỳ sau (posterior lobe).

Vùng giữa của các thuỳ trước và sau tạo thành tiểu não gai (spinocerebellum), hoặc tiểu não cổ (paleocerebellum).

Các cuống tiểu não:

Tiểu não nối với thân não và qua đó với các phần khác của hệ thần kinh bằng 3 đôi cuống tiểu não:

• Cuống tiểu não trên nối với não giữa (chủ yếu là đầu ra đến vỏ não vận động qua trung gian các nhân đồi thị)
• Cuống tiểu não giữa nối với cầu não (nhận đầu vào từ các nhân ở cầu não, trung chuyển từ vỏ não đến tiểu não).
• Cuống tiểu não dưới nối với hành não (nhận đầu vào từ các nhân tiền đình, tuỷ sống và mái và xuất đầu ra đến các nhân tiền đình).

Như vậy, các đầu vào đến tiểu não chủ yếu qua các cuống tiểu não dưới và giữa, trong khi đầu ra chủ yếu được chuyển qua cuống tiểu não trên. Không như vỏ đại não, tiểu não nhận thông tin và gởi thông tin đến nửa cùng bên của cơ thể, và tổn thương tiểu não do đó dẫn đến các khiếm khuyết cùng bên.

Cung cấp máu

Nguồn cấp mạch máu từ ba đôi động mạch:

• Động mạch tiểu não sau dưới (posterior inferior cerebellar artery, PICA)
• Động mạch tiểu não trước dưới (anterior inferior cerebellar artery, AICA)
• Động mạch tiểu não trên (superior cerebellar artery, SCA)

CHỨC NĂNG

Các nguyên tắc (Principles) của chức năng tiểu não

Có ít nhất 4 nguyên tắc đã được xác định là quan trọng: xử lý truyền thẳng, phân kỳ và hội tụ, hoạt động theo module, và mềm dẻo.

• Xử lý truyền thẳng (feedforward processing): Tiểu não khác với các phần khác của não (đặc biệt là vỏ não) ở chỗ, quá trình xử lý tín hiệu gần như hoàn toàn truyền thẳng. Điều này có nghĩa là các tín hiệu di chuyển một chiều qua hệ thống từ đầu vào đến đầu ra với rất ít đường truyền nội bộ lập lại. Số lượng nhỏ lập lại nếu có tồn tại bao gồm sự ức chế lẫn nhau. Không có các mạch kích thích lẫn nhau. Phương thức hoạt động truyền thẳng này có nghĩa là tiểu não, trái ngược với vỏ não, không thể tạo ra các mẫu hình hoạt động thần kinh tự duy trì (self-sustaining patterns of neural activity). Tín hiệu đi vào mạch, được xử lý theo từng giai đoạn theo thứ tự tuần tự, rồi đi ra. Điều này cung cấp đáp ứng nhanh chóng, ngắn gọn cho bất kỳ những kết hợp đầu vào nào.
• Phân kỳ và hội tụ (divergence and convergence): Trong tiểu não của người, thông tin từ 200 triệu đầu vào sợi rêu (mossy fiber) được mở rộng đến 40 tỷ tế bào hạt. Sự phân kỳ thần kinh này được theo sau bởi các sợi đầu ra song song hội tụ vào 15 triệu tế bào Purkinje. Do sự sắp xếp theo chiều dọc của chúng, khoảng 1000 tế bào Purkinje thuộc một vi khu (microzone) có thể nhận đầu vào thông qua hội tụ thần kinh từ khoảng 100 triệu sợi song song. Sau đó, các tế bào tập trung đầu ra của chúng xuống một nhóm ít hơn 50 tế bào nhân ở sâu. Do đó, mạng lưới tiểu não chỉ nhận được một số lượng đầu vào khiêm tốn để xử lý và gửi kết quả thông qua một số tế bào đầu ra hạn chế.

• Hoạt động theo mô-đun: Hệ thống tiểu não về mặt chức năng được chia thành hàng nghìn module độc lập. Tất cả các mô-đun đều có cấu trúc bên trong tương tự nhưng đầu vào và đầu ra khác nhau. Một mô-đun bao gồm một cụm nhỏ tế bào thần kinh trong nhân trám dưới (inferior olivary nucleus), một tập hợp các dải dài hẹp của tế bào Purkinje trong vỏ tiểu não (các vi khu), và một cụm nhỏ các tế bào thần kinh ở một trong các nhân tiểu não sâu. Các mô-đun khác nhau chia sẻ đầu vào, nhưng cũng có vẻ hoạt động độc lập. Đầu ra của một mô-đun dường như không ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động của các mô-đun khác.
• Tính mềm dẻo (plasticity): Các khớp thần kinh giữa sợi song song và tế bào Purkinje và giữa sợi rêu và tế bào nhân ở sâu đều dễ bị thay đổi độ mạnh của chúng. Trong một mô-đun tiểu não duy nhất, đầu vào từ khoảng một tỷ sợi song song hội tụ vào một nhóm ít hơn 50 tế bào nhân ở sâu và ảnh hưởng của từng sợi song song đối với các tế bào nhân đó có thể điều chỉnh được. Sự sắp xếp này mang lại sự linh hoạt hết sức to lớn cho việc tinh chỉnh mối quan hệ giữa đầu vào và đầu ra của tiểu não.

Các chức năng của tiểu não

Tiểu não điều khiển thăng bằng và vận động phức tạp. Tiểu não được tổ chức sao cho thuỳ nhộng điều khiển thân mình và các vùng trung tâm của cơ thể và hỗ trợ giữ thăng bằng và tư thế, trong khi các bán cầu điều khiển các chi và cho phép chúng ta thực hiện các vận động phức tạp, đa khớp một cách trơn tru. Vận động trơn tru nhịp nhàng đòi hỏi sự điều chỉnh chính xác về khởi đầu, thời gian, trình tự và tạo lực của các nhóm cơ chủ vận và đối vận. Đặc trưng của tổn thương tiểu não là dáng đi không vững (thất điều), run tự ý, các vận động không điều hợp, nói khó, và khó cử động mắt trơn tru.

Tiểu não là vùng não học tập vận động chính, cho phép chúng ta thực hiện các vận động phức tạp mà không cần suy nghĩ nhiều. Khi chúng ta lần đầu tiên học các vận động (ví dụ: đi), các vận động được điều khiển phần lớn bởi vỏ não, và do đó đòi hỏi sự tập trung cao độ. Theo thời gian, tiểu não thu nhận được các mẫu hình (patterns) cần thiết để hoàn thành các vận động, giảm thiểu hoạt động của vỏ não và cho phép chúng ta thực hiện nhiệm vụ mà không cần nỗ lực có ý thức. 

Ngoài việc học các kỹ năng vận động mà chúng ta muốn thực hiện, tiểu não cũng học cách thực hiện các vận động dự trước (anticipatory movement) để đảm bảo thăng bằng một cách thích hợp trong các vận động tự ý. Ví dụ, ngay trước khi chúng ta nâng một trọng lượng, tiểu não khởi đầu các đáp ứng co cơ dự trước ở các cơ tư thế để giữ cơ thể dựng thẳng trong khi nâng.

Chức năng nhận thức. Mặc dù tiểu não được biết chủ yếu có liên quan đến kiểm soát vận động, tiểu não cũng liên hệ đến một số chức năng nhận thức, như ngôn ngữ, trí nhớ thị giác, chức năng điều hành. 

Các phân vùng chức năng

Tiểu não có thể được chia theo chức năng. Có ba vùng chức năng của tiểu não: đại não – tiểu não, gai – tiểu não và tiền đình – tiểu não. 

• Tiểu não đại não (Cerebrocerebellum) – Còn gọi là tân tiểu não, là phần lớn nhất, được tạo bởi hai bán cầu, liên quan đến lập kế hoạch vận động và học vận động. Nhận đầu vào từ vỏ đại não và các nhân cầu não, và gởi đầu ra đến đồi thị và nhân đỏ. Vùng này cũng điều hoà sự hoạt hoá cơ và quan trọng trong các vận động được hướng dẫn bởi thị giác.
• Tiểu não gai (Spinocerebellum) – gồm thuỳ nhộng và vùng trung gian của bán cầu tiểu não. Liên quan đến điều hoà các vận động cơ thể bằng cách cho phép chỉnh sai. Vùng này cũng nhận các thông tin cảm thụ bản thể.
  • Vỏ não của nhộng giữa điều hợp các vận động của thân mình, bao gồm cổ, vai, ngực, bụng, và hông.
  • Vùng trung gian (cạnh nhộng) của bán cầu tiểu não kiểm soát các cơ tứ chi.
• Tiểu não tiền đình (Vestibulocerebellum) – chức năng của thuỳ nhung – nốt. Liên quan đến kiểm soát thăng bằng và các phản xạ mắt, chủ yếu là cố định lên một đích. Nhận đầu vào từ hệ thống tiền đình, và gởi đầu ra về các nhân tiền đình.

Ý NGHĨA LÂM SÀNG

Các bất thường vận động là các triệu chứng chính của rối loạn chức năng tiểu não, và bản chất của các bất thường phụ thuộc vào phần tiểu não bị ảnh hưởng. Chẳng hạn:

• Tổn thương thuỳ nhung nốt (tiểu não tiền đình): mất thăng bằng, thay đổi dáng đi
• Tổn thương vùng bên: các vấn đề với các vận động đã được lập kế hoạch và kỹ năng tự ý dẫn đến các sai lỗi trong các vận động dự ý (nghĩa là không thể thực hiện các vận động luân phiên tốc độ nhanh, loạn liên động, dysdiadochokinesia)
• Tổn thương phần giữa: rối loạn các vận động toàn cơ thể
• Tổn thương phần trên của tiểu não: các khiếm khuyết dáng đi và những vấn đề với điều hợp chân (thất điều, ataxia).

XEM THÊM: CASE REPORT N2: TIẾP CẬN BỆNH NHÂN RUN

More video and images: