Quá trình nuốt bình thường ở người lớn: kiểm soát thần kinh trong quá trình nuốt

Sự điều hòa thần kinh của quy trình nuốt bao gồm sự kích hoạt của nhiều mức độ khác nhau trên các con đường hướng tâm và ly tâm ở các mức độ khác nhau của hệ thần kinh trung ương, bao gồm các dây thần kinh sọ, thân não, tiểu não, vùng dưới vỏ, vỏ não viền (limbic cortex), và vỏ não tân sinh (neocortex). Một số khía cạnh của quy trình nuốt dường như vận hành ở mức độ phản xạ thuần túy, nhưng có nhiều khả năng rằng quy trình nuốt không đại diện cho một đáp ứng mang tính phản xạ thuần túy, có thân não làm trung gian bởi vì các món ăn vào hiếm khi được nuốt theo cùng một cách như nhau bất kể sự tương đồng về dạng hay kích thước của viên thức ăn. Như vậy, quy trình nuốt được tin là đại diện cho một dạng đáp ứng thần kinh có khuôn mẫu hơn mà có thể bị tác động bởi các trung khu kiểm soát nằm trên mức độ của thân não. Các cơ nuốt ngoại biên co lại theo chuỗi nhưng có thể thay đổi để thích ứng với hoạt động ăn uống. Do đó, quy trình nuốt vừa phụ thuộc vào các hệ thống kiểm soát thần kinh ngoại biên lẫn hệ thống kiểm soát thần kinh trung ương, những hệ thống vốn dĩ được hoạt hóa khác nhau tùy theo trường hợp ăn uống. Ví dụ, một người thường không “suy nghĩ” một cách có chủ ý về việc bắt đầu một đáp ứng nuốt khi đang ăn nhưng có thể “suy nghĩ” về việc nuốt khi đang cố gắng nuốt một viên thuốc.  Mặc dù cơ chế vẫn chưa hoàn toàn được hiểu rõ, hành vi nuốt có tiềm năng liên quan đến các kết nối thần kinh ở nhiều mức độ khác nhau.

Các kiểm soát ngoại biên và hành tủy

Nuốt ở giai đoạn hầu được khởi sự bằng các xung động cảm giác được truyền đến như là một kết quả của sự kích thích của các thụ thể nằm trong yết hầu, hạch hạnh nhân, khẩu cái mềm, gốc lưỡi, thành hầu sau, và mặt trước của nắp thanh môn. Các xung động cảm giác này chạm đến vùng nhân bó đơn độc của hành tủy chủ yếu thông qua các dây thần kinh sọ bảy, chín và mười. Chức năng ly tâm được truyền trung gian qua các dây thần kinh sọ chín, mười, mười một và mười hai bởi nhân mơ hồ (NA) (Bảng 2-5 và 2-6; Hình 2-9). Các hoạt động mang tính tích hợp khá cao của quy trình nuốt phụ thuộc vào sự kết hợp của sự kiểm soát có chủ ý và không có chủ ý về vị trí của môi, răng, hàm, má, và lưỡi – tất cả đều được dẫn truyền thần kinh qua trung gian bởi nhiều dây thần kinh sọ. Thông qua sự phân bố thần kinh bởi dây thần kinh sọ năm, các cơ cắn và cơ chân bướm cung cấp sự kiểm soát về lực đoàn bẩy, sự vững vàng, và khả năng định tâm của các phần có thể cử động được trong khoang miệng. Cử động nhai chủ yếu phụ thuộc vào dây thần kinh sọ V, trong khi đó các cơ của môi và má phụ thuộc vào chức năng vận động của dây thần kinh sọ VII. Các cơ ngoại lai của lưỡi dựa vào chức năng vận động của các dây thần kinh sọ V và XII, ngoại trừ cơ vòm miệng – lưỡi (cơ nâng gốc lưỡi), vốn được phân bố thần kinh bởi dây thần kinh sọ X và XI. Tất cả các cơ nội tại của lưỡi đều được phân bố thần kinh bởi dây thần kinh sọ XII.

BẢNG 2-5 Các kiểm soát hướng tâm có liên quan trong quá trình nuốt

BẢNG 2-6 Các kiểm soát ly tâm có liên quan trong quá trình nuốt

Hình 2-9 Sơ đồ khái niệm hóa về các thành phần của giai đoạn nuốt ở hầu như là những hành vi rập khuôn, được cảm giác gợi ý.

Tất cả các cơ của khẩu cái mềm đều được phân bố thần kinh chủ yếu bởi dây thần kinh sọ X ngoại trừ cơ căng màn hầu – khẩu cái, vốn được phân bố thần kinh bởi dây thần kinh sọ V. Cơ trâm – hầu, một cơ chạy theo chiều dọc, mở rộng hầu và được phân bố thần kinh bởi DTK sọ IX, trong khi cơ vòm miệng – hầu chủ yếu được phân bố thần kinh bởi dây thần kinh sọ X và XII. Các phân nhánh cảm giác hàm trên và hàm dưới của DTK sọ V chủ yếu có liên quan trong việc cung cấp cảm giác gắn với môi, khẩu cái, răng, trong miệng, và các phương diện cảm thụ bản thể của các cơ nhai. Phản xạ hầu họng và sự trào ngược lên mũi phụ thuộc vào tình trạng chức năng (hoặc tình trạng loạn năng) của các dây thần kinh lưỡi – hầu và dây lang thang. Một số tranh cãi vẫn còn tồn tại về vấn đề nguồn gốc của trương lực lúc nghỉ của phân đoạn hầu – thực quản (thuộc nhẫn hầu), vốn không chỉ đơn thuần phụ thuộc vào hệ thống thần kinh giao cảm ở vùng cổ (thực quản) mà còn có thể phụ thuộc nhiều hơn vào thông tin đầu vào đến dây thần kinh lang thang đối với cả cử động co lẫn thư giãn.

Y văn đề cập đến một trung tâm nuốt được cấu tạo bởi các nhân chủ chốt được bao gồm trong các chức năng kiểm soát nuốt hướng tâm và ly tâm với các kết nối liên thần kinh  đến các trung khu hô hấp nằm trong hành tủy ở mức độ của chốt não (obex) của não thất thứ tư. Trung khu nuốt này đã được định nghĩa như là mặt lưng của nhân của bó đơn độc và mặt bụng của nhân mơ hồ và thể lưới liền kề. Trong một bình duyệt xuất sắc về các nhân ở thân não được kích hoạt cho hoạt động nuốt, Lang đã xác định được các trung khu kiểm soát thuộc hành tủy dựa theo giai đoạn nuốt; hoạt động giai đoạn miệng được dẫn truyền thần kinh qua trung gian nhân sinh ba và thể lưới, nhân của bó đơn độc tiếp nhận thông tin từ các tế bào thần kinh cảm giác cho chức năng hầu và chức năng thực quản, và nhân mơ hồ và các nhân vận động ở vùng lưng cung cấp thông tin đầu vào vận động cho hầu và thực quản. Dựa trên bằng chứng hiện có, có khả năng nhiều rằng những đóng góp chính từ hoạt động thần kinh trong các cấu trúc trên hành tủy, chẳng hạn như cầu não, não giữa và các vùng vỏ não, cũng có tham gia vào sự điều của quy trình nuốt miệng và hầu và các hành vi có chủ ý và không chủ ý.

Thân não phối hợp dòng chảy xung động thần kinh ly tâm bằng con đường của các dây thần kinh sinh ba, lang thang, và DTK hạ thiệt đến các cơ của hầu miệng, bằng con đường của DTK sọ X đến các cơ của hầu dưới, bằng con đường của DTK sọ V và XII đến các cơ nội tại của thanh quản và thực quản. Phần đầu của thực quản (cổ) có thể tiếp nhận hai đường dẫn truyền thần kinh ly tâm thuộc dây lang thang từ các dây thần kinh nằm trong cổ. Một dây xuất phát từ dây thần kinh quặt ngược thanh quản và một dây khác đến tự dây thần kinh hầu – thực quản đi từ trung tâm đến hạch nút thần kinh (nodose ganglion) hoặc từ một nhánh thực quản của dây thần kinh thanh quản trên. Sự phân bố thần kinh kép như thế này của phần cổ thực quản ở người vẫn chưa được chứng minh nhưng có thể cung cấp một vùng rìa an toàn để ngăn cản sự phồng lên và trào ngược thực quản.

Các xung động thần kinh phát ra theo nhịp chuỗi từ hành tủy đưa đến chuyển động của viên thức ăn qua các mức liên tiếp của hệ cơ thực quản. Các cử động co cơ trơn thực quản có một hành vi theo chuỗi mà trong đó hoạt động phát ra từ trung tâm liên tục ức chế phần xa nhất tiếp theo xa nhất của thực quản. Sự phồng lên của thực quản được phát tín hiệu lên các dây thần kinh hướng tâm thuộc phủ tạng đi vào trong các rễ thần kinh giao cảm thứ năm hoặc sáu của ngực, có thể đoán chừng là đi đến vùng đồi thị và hồi dưới sau trung tâm, nơi mà chúng có thể gây ra các triệu chứng được mô tả như là áp lực, cảm giác nóng rát, hơi, hoặc nhứt nhối. Khi những triệu chứng như vậy được mô tả như là cơn đau, các khuôn mẫu nói đến dựa trên các xung động thần kinh cảm giác từ các mô được phân bố thần kinh bởi các dây thần kinh thân thể bắt chéo các mức cột sống tương ứng.

Các sợi vận động có nguyên ủy từ nhân mơ hồ phân bố thần kinh cho các cơ vân ỡ hầu, thanh quản, và phần trên thực quản. Thông qua con đường từ mặt lưng của nhân lang thang, nhân mơ hồ còn phân bố thần kinh cho các cơ trơn ở tim, phổi, và đường tiêu hóa. Các rễ con xuất nguồn từ hành tủy hình thành nên phần ngoại biên của dây lang thang thoát ra khỏi hộp sọ thông qua hố cảnh. Bên trên hạch nút thần kinh, dây thần kinh lang thang gửi các nhánh đến đám rối thần kinh hầu, đám rối này cung cấp tín hiệu thần kinh đến niêm mạc và hệ cơ của hầu, thanh quản, và phân đoạn hầu – thực quản. (Hình 2-10).

Một nhánh khá quan trọng của dây thần kinh lang thang – dây thần kinh thanh quản trên (SLN) – dẫn truyền cảm giác đến niêm mạc thanh quản và dẫn truyền vận động đến cơ nhẫn – giáp. Dây thần kinh lang thang kết thúc nhiệm vụ dẫn truyền thần kinh của nó khi dây thần kinh thanh quản quặt ngược (RLN) đi vòng quanh động mạch chủ và trở về thanh quản và hầu dưới. Dây RLN cung cấp tín hiệu thần kinh đến các cơ nội tại của thanh quản và được tin là không cung cấp tín hiệu thần kinh cho cơ nhẫn – hầu, dây này rõ ràng xuất nguồn các phân bố thần kinh của nó từ đám rối thần kinh hầu.

Các hệ thống kiểm soát thần kinh có vai trò hỗ trợ thứ cấp cho quy trình nuốt hầu được khởi sự bởi hoạt động của các dây thần kinh sọ đi vào, nhưng sự kích hoạt trung ương đơn lẻ là không khả dĩ mặc dù có sự tồn tại của các cấu phần có chủ ý. Có vẻ rằng các xung động hướng tâm cạnh tranh để khởi sự nuốt phải đồng dạng với các khuôn mẫu kích thích có tính hệ thống hóa khá cao, các kiểu mẫu kích thích này đi vào nhân bó đơn độc của thân não thông qua các dải của nó và được truyền vào trong thể lưới, nơi có sự tồn tại các kết nối đến các tế bào thần kinh vận động nằm trong các nhân của các dây thần kinh sọ thứ năm, bảy, và mười hai và nhân mơ hồ.

Các tế bào thần kinh vận động khác của thân não có liên quan trong quá trình điều hòa thần kinh của nuốt bao gồm các nhân nướt bọt nằm trên một trong hai bên của phần gối của các dây thần kinh VII và IX có vai trò cung cấp nước bọt cho khoang miệng và mặt lưng của nhân vận động của dây thần kinh lang thang có vai trò phân bố thần kinh cho cơ trơn thực quản (Hình 2-11)

Hình 2-11 Một góc nhìn về các mối quan hệ của các nhân chủ chốt của thân não có liên quan trong quy trình nuốt. Hầu hết các nhân nằm trong vùng lân cận trong các phần lưng và bụng của hành tủy.

Các cơ chế điều hòa thần kinh của thân não cho giai đoạn nuốt hầu tồn tại bên trong thể lưới của hành tủy cách 1.5 mm từ đường trục giữa nằm trên một trong hai bên của chốt não của não thất thứ tư. Trên mỗi bên của đường trục giữa là một vị trí mà tại đó có sự giao tiếp với bên đối diện thông qua các kết nối chéo chạy từ từ đằng sau của chốt não. Kết quả là, chúng ta đạt được sự cân xứng hai bên trong giai đoạn nuốt hầu. Mỗi một nửa phần của thể lưới thuộc hành tủy gây ra sự ức chế và kích thích cùng bên lên các tế vào thần kinh vận động phù hợp, với trường hợp ngoại lệ đối với các cơ khít hầu dưới, vốn có sự kích thích mang tính đối bên nghiêm ngặt.

Giai đoạn nuốt hầu bao gồm một chuỗi các kích thích và ức chế được tạo ra bởi một số tập hợp thần kinh vận động nằm ở từng bên của thân não. Thử nghiệm phá hủy một bên của thân não làm mất đi cử động nuốt trên hệ cơ cùng bên, ngoại trừ con đường bắt chéo của các cơ khít hầu. Tuy nhiên, khả năng đáp ứng của phần đối bên với các thông tin đầu vào hướng tâm đối với bên tổn thương thì vẫn bình thường. Ví dụ, sự phá hủy phần bên trái của hành tủy không làm cản trở cử động nuốt của phần bên phải khi dây thần kinh thanh quản trên bị kích thích. Điều này có mối liên quan lâm sàng trực tiếp, đặc biệt trong trường hợp của các thương tổn phá hủy một bên của thân não.

Sự tổ chức thần kinh ngoại biên của quy trình nuốt phần lớn đã được giải thích sáng tỏ bằng những ghi nhận về hoạt động điện của các cơ có liên quan, bắt đầu với sự khởi động co cơ trong khu vực hàm – móng và bao gồm các hoạt động đồng thời trên các cơ được phân bố thần kinh bởi DTK sọ V và các cơ của phần sau của lưỡi, cơ khít hàm trên, cơ vòm miệng – hầu, cơ hầu – lưỡi, cơ trâm móng, và cằm móng. Các thành phần khởi sự này tạo thành thứ được gọi là phức hợp dẫn đầu (the leading complex). Bởi vì các cơ khít hầu tạo thành một dải cơ vân liên tục, một “chuỗi kích hoạt thần kinh” gối lên nhau được quan sát thấy bắt đầu bằng cơ khít hầu trên (cơ chủ đạo), cơ khít hầu giữa, và cơ khít hầu dưới, với các thành phần đặc trưng ở đầu (cơ giáp – hầu) và đuôi (cơ nhẫn hầu) đặc trưng. Cớ khít hầu trên hoạt hóa vào cùng thời điểm như hoạt động của phức hợp dẫn đầu. Một sự táo tạo lại các kiểu mẫu kích hoạt thần kinh dẫn đến kết luận rằng sự ức chế có thể bao quanh hay xuất hiện ở hai đầu (theo ý niệm về thời gian) của sự kích thích nuốt.

Các hệ thống hướng tâm trên nhân hội tụ (từ phần đầu đến thân não) bao gồm nhánh hàm trên của dây thần kinh sọ V và các dây thần kinh IX và X. Các hệ thống này dẫn đến phần đi xuống hay hệ thống sinh ba cột sống và các bó thần kinh và các nhân đơn độc.  Các phần chứa tế bào lớn của nhân của bó đơn độc tiếp nhận thông tin đầu vào từ vùng vỏ cảm giác vận động và vùng giữa bụng của đồi thị. Một số sợ của các dây thần kinh sọ IX và X đi ra đến nhân chêm ngoài (phần ngoài của cột sống sau), đóng vai trò như một sự chuyển vận đến nhân bụng giữa sau của đồi thị và hệ vỏ viền.

Có những sự kiểm soát thần kinh bên trong và bên ngoài đối với các thành phần thực quản trong quy trình nuốt. Phần bên ngoài bao gồm các sợi phân bố thần kinh cho các phần cơ vân và cơ trơn của thực quản. Phần cơ vân (một phần ba gần) của thực quản được phân bố thần kinh bởi nhánh quặt ngược của dây thần kinh lang thang gần nhân mơ hồ trong thân não. Các sợi giao cảm và phó giao cảm ra hỏi mặt bụng của nhân lang thang trong thân não, đi xuyên qua nhân mơ hồ, và phân bố thần kinh cho cơ trơn (hai phần ba xa) của thực quản. Phần kiểm soát thần kinh bên trong của sự phân bố thần kinh thực quản được cung cấp bởi một mạng lưới thần kinh nằm giữa hệ cơ dọc và vòng của thực quản, được nói đến như là đám rối mạc treo.

Các kiểm soát nuốt trên nhân

Việc ăn uống qua đường miệng bình thường dường như có liên quan đến sự khởi xướng phản xạ thân não bằng một vài loại kích thích ngoại biên cũng như một trạng thái thuận lợi trung tâm của các con đường vận động cảm giác của vỏ não và hệ viền. Chúng ta không thể đánh giá thấp tầm quan trọng của sự kích thích hướng tâm ngoại biên bởi vì viên thức ăn dường như là yếu tố cần phải có để duy trì hoạt động nuốt lặp đi lặp lại. Thật khó để nhận thức về hành động nuốt như là hành động mang tính phản xạ thuần túy (qua trung gian thân não) hay có chủ ý đơn thuần (qua trung gian vùng trên nhân) do bản chất lặp đi lặp lại của hoạt động vận động và những khác biệt tiềm năng trong thông tin cảm giác đi vào chắc chắn cần được điều chỉnh cho phù hợp bởi các cấu trúc vỏ não cao hơn. Có thể hiểu rằng các liên kết trên nhân đến trung tâm nuốt ở thân não là cần thiết để duy trì, điều chỉnh, giám sát hoạt động nuốt khi cần thiết cũng như đáp ứng một cách phù hợp với các kích thích cảm giác khác nhau. Có thể hiểu rằng, các hệ thống trên nhân được tổ chức sao cho các mạng lưới đáp ứng ly tâm đã quá nhuần nhuyễn và lặp đi lặp lại (chẳng hạn như nhai) được duy trì bởi một loạt các vòng phản hồi kết nối hoạt động của hàm với các vùng vận động ở thùy trán. Những mạng lưới này tương tác với các tế bào thần kinh trung gian giao tiếp với các trung tâm thân não thấp hơn. Các trung tâm khác của vỏ não dường như được dành riêng cho các điều chỉnh trong hoạt động nuốt tùy thuộc vào bản chất tự chủ của hoạt động hay những thay đổi trong thông tin hướng tâm có thể đòi hỏi cần có những chuyển đổi trong việc thực hiện cử động. Kennedy and Kent đặt ra giả thiết rằng quá trình nuốt diễn ra ở ba mức độ tổ chức hệ thống thần kinh khác nhau: (1) mức độ ngoại biên được liên kết với các đặc điểm viên thức ăn hướng tâm, (2) mức độ dưới vỏ chịu trách nhiệm tổ chức và thực thi các kiểu mẫu hoạt động ly tâm đã được học, và (3) phần đi xuống của vỏ não đáp ứng với bất cứ thay đổi cần thiết nào trong hành động vận động dựa trên những thay đổi nhận thức được đặt trong nhu cầu để điều chỉnh hành vi ăn uống. Các ví dụ về những hành vi có chủ ý có thể bao gồm nhu cầu ăn nhanh hơn, nhu cầu khạc, nhổ một viên thức ăn không mong muốn, hoặc có thể là nhu cầu nói chuyện và nhai cùng lúc. Các nghiên cứu về nhiều con đường và trung tâm như thế này đã được thực hiện trên người và động vật bằng nhiều kỹ thuật thí nghiệm khác nhau, bao gồm hình ảnh cộng hưởng từ chức năng, kích thích điện, cắt bỏ các trung tâm kiểm soát nghi ngờ, xạ hình cắt lớp positron, và kích thích từ xuyên sọ. Một sự hiểu biết hoàn thiện về các quan hệ qua lại giữa các trung tâm trong suốt các hoạt động nuốt có chủ ý và không có chủ ý đa dạng khác nhau vẫn còn mang tính chất suy đoán.

Các vùng vỏ não được xác định là các nhân tố tham gia hoạt động trong suốt quá trình nuốt là vỏ não đảo trước (anterior insular cortex) với các kết nối với các vùng vỏ não vận động chính và bổ trợ (primary and supplementary motor cortices), nắp vỏ não trán ổ mắt (orbitofrontal operculum), và phần ở giữa và phía trên của hồi đai trước (anterior cingulate gyrus). Điều thú vị là, một vài trong số những khu vực này dường như chỉ hoạt động đối với một số dạng viên thức ăn cụ thể, chẳng hạn như nước hoặc một chất lỏng có kết cấu đặc hơn. Ở động vật, sự hoạt hóa của các vùng vỏ cảm giác vận động chính trong suốt quá trình nuốt cho thấy cả những tác động ức chế lẫn kích thích tùy theo sức mạnh của các kích thích nhận thức được. Bằng cách sử dụng hình ảnh cộng hưởng từ chức năng, Shibamoto và các cộng sự đã tìm ra rằng một nỗ lực nuốt với sự kết hợp giữa nước và một viên nang đã hoạt hóa các cấu trúc viền và vỏ não tân sinh cũng như tiểu não. Các nghiên cứu khác đã cho thấy sự kích hoạt của nhiều vị trí trên vỏ não và vùng dưới vỏ, bao gồm hạnh đách. Từ các dữ liệu sơ bộ trên một số lượng đối tượng nhỏ, vùng vỏ của bán cầu não phải dường như hoạt động nhiều hơn trong các cử động nuốt có chủ ý, trong khi phần bên trái hoạt động nhiều hơn trong suốt các cử động hoạt động có tính phản xạ.

NHỮNG LƯU Ý CẦN NHỚ

1. Quá trình nuốt được thực hiện thông qua một sự tương tác phức tạp của các cơ vân và cơ trơn mà các thành phần vận động và cảm giác của các cơ này được chi phối bởi nhiều dây thần kinh sọ.
2. Các dây thần kinh sọ có liên quan đến quá trình nuốt gửi các thông tin cảm giác đến nhân bó đơn độc (NTS – Nucleus tractus solitaries). Các thành phần vận động được tổ chức trong nhân mơ hồ (NA – Nucleus ambigus). Cùng với nhau, NTS và NA tạo thành “trung tâm nuốt” nằm trong hành tủy của thân não.
3. Các trung tâm kiểm soát vỏ não cao hơn có khả năng tác động đến trung tâm nuốt tại thân não.
4. Sự chuẩn bị và chuyển động của một viên thức ăn trong suốt quá trình nuốt về mặt lý thuyết có thể được hiểu như là một loạt các van mà chúng phải đóng và mở theo một mô thích nhịp nhàng, có điều hợp. Hoạt động này tạo ra các vùng áp lực cao xung quanh viên thức ăn và các vùng có áp lực âm dưới mức của viên thức ăn. Các áp lực này không tương hợp với nhau, cùng với trọng lực, tạo nên dòng chảy viên thức ăn.
5. Sự hô hấp dừng lại trong suốt quá trình nuốt. Sự bảo vệ đường thở để nuốt được an toàn thì liên quan đến nhiều khía cạnh. Việc này được thực hiện bởi sự đóng đường thở chính tại các nếp thanh âm thật và giả, sự nâng lên của thanh quản, gốc lưỡi rụt vào trong, và nắp thanh môn nghiêng ra sau.
6. Bản thân quá trình lão hóa không tạo ra tình trạng khó nuốt nhưng có thể góp phần vào đó, đặc biệt trong suốt thời gian có tình trạng mất bù liên quan đến bệnh tật.

Nguồn tiếng Anh:  Groher, M. And Crary, M. (2016), Chapter 2: Normal Swallowing in Adults. in book Dysphagia: Clinical Management in Adults and Children (2nd Edition). Elsevier. St Louis: Missouri. Pp 34-38.

Bản quyền bản dịch thuộc Dự án “Phát triển Đào tạo Ngôn ngữ trị liệu tại Việt Nam” của tổ chức Ủy ban Y tế Hà Lan – Việt Nam (MCNV)