Diffuse Systems of the Brain: Physiological and Pharmacological Mechanisms

SUMMARY The reticular formation of the brain‐stem, which is known to be concerned with a number of functions, controls levels of wakefulness and consciousness through an ascending facilitatory influence on higher centres. Studies of the effects of drugs on the electrical activity of the brain and on behaviour have shown that certain drugs which influence wakefulness or produce sleep–e.g., amphetamine or the barbiturates–have an action localised to the arousal system of the brain stem. Other drugs, whose pharmacological actions are related to cholinergic mechanisms–e.g., physostigmine and atropine–do not have an action localised to the brain‐stem and produce a dissociation between the EEG and behaviour. A third group of drugs includes both the tranquillizers and hallucinogenic drugs. These do not have any marked effects on levels of wakefulness and have no direct action on the brain‐stem reticular formation. Their action appears to be more closely related to sensory influences on the arousal system, the tranquillizers having a depressant effect and the hallucinogenic drugs facilitating the arousal effects of sensory potentials. It is suggested that these two types of drug produce their effects by disturbing the relationship between the specific and non‐specific afferent pathways in the brain. RÉSUMÉ Systémes diffus du cerveau: mécanismes physiologiques et pharmacologiques. La substance réticulée du cerveau cérébral, dont on sait qu'elle est en rapport avec un certain nombre de fonctions, contrôle le niveau d'éveil et de conscience par une influence facilatatrice ascendante sur les centres supérieurs. Des études sur l'action des médicaments, sur I'activitéélectrique du cerveau et le comportement, ont montré que certaines substances qui influencent l'éveil ou produisent le sommeil (entre autres les amphétamines ou les barbituriques) ont une action localisée sur le systeme d'éveil du tronc cérébral. D'autres substances, dont I'action pharmacologique est liée aux mécanismes cholinergiques (la physostigmine et l'atropine), n'ont pas cette action localisée sur le tronc cérébral et produisent une dissociation entre I'EEG et le comportement. Un trioséime groupe de substances comprend à la fois les tranquillisants et les substances hallucinogènes. Ces derniéres n'ont pas d'action marquée sur les niveaux de veille et n'ont pas d'action directe sur les formations réticulées du tronc cérébral. Leur action semble être beaucoup plus en rapport avec les influences sensorielles sur le systeme de réveil, les tranquillisants ayant un effet dépresseur, et les substances hallucinogènes facilitant l'activité de potentiels sensoriels. L'auteur suppose que ces deux types de substances agissent en perturbant le rapport existant entre les voies afférentes specifiques et non spécifiques dans le cerveau. ZUSAMMENFASSUNG Difuse Systeme des Gehirns: physiologische und pharmakologische Mechanismen Die Retikularsubstanz des Hirnstammes, von der man weiss, dass sie mit einer gewissen Anzahl von Funktionen in Beziehung steht, kontrolliert Wachsamkeits‐ und Bewusstseinsniveaus durch einen aufsteigenden erleichternden Einfluss auf die hoheren Zentren. Studien der Wirkungen von Drogen auf die elektrische Tatigkeit des Gehirns und auf das Benehmen haben gezeigt, dass gewisse Drogen, die die Wachsamkeit beeinflussen oder Schlaf erzeugen (u.a. Amphetamin oder die Barbiturate), eine am Wachsamkeitssystem des Hirnstammes lokalisierte Wirkung haben. Andere Mittel, deren pharmakologische Wirkungen mit cholinergischen Mechanismen verbunden sind (u.a. Physostigmin und Atropin), haben nicht diese im Hirnstamm lokalisierte Wirkung und fiihren zu einer Trennung zwischen dem EEG und dem Benehmen. Eine dritte Gruppe von Drogen schliesst beruhigende und halluzinogene Mittel ein. Diesehaben keine bedeutende Wirkungen auf die Wachsamkeitsniveaus und keinen direkten Einfluss auf die Retikularsubstanz des Hirnstammes. Ihre Wirkung scheint vie1 enger mit sensorischen Einfliissen auf das Wachsamkeitssystem verbunden; die ataraktischen Mittel haben eine niederdruckende Wirkung und die halluzinogenen erleichtern die Weckeffekte der sensorischen Potentiale. Es wird angenommen, dass diese zwei Drogenarten ihren Einfluss ausiiben, durch Storung der Beziehungen zwischen den spezifischen und den unspezilischen aufsteigenden Bahnen im Gehirn.