A diencephalon neuroanatómiája Funkcionális anatómia és szövettan
Prof. Dr. Mihály András
1
2014. szeptember 25.
A DIENCEPHALON KITERJEDÉSÉT ZÖLD VONALLAL JELÖLTÜK (2. ÉS 3. DIA)
2
3
Thalamus: észlelés és tudatosság • Karen Ann Quinlan esete: a fiatal lánynál altatók és alkohol kombinált fogyasztását követően szívmegállás következett be. Újraélesztése sikerült, de tudatát nem nyerte vissza: ún. vegetatív állapotban (a beteg ébernek látszik, de nincs tudatánál, vegetatív funkciói működnek, vannak reflexes szemmozgásai, de környezetüket szemükkel nem követik) volt 10 éven át. Halála után agyát részletes neuropatológiai vizsgálatnak vetették alá. Az eredmények szerint agykérge nagyon minimálisan károsodott, a thalamusban azonban kiterjedt hegesedés, ciszták voltak – feltehetően a szívmegállás okozta hipoxia elsősorban a thalamust károsította. • Az eset kapcsán nagy vita bontakozott ki az amerikai orvosi lapokban a thalamusnak a tudatosság fenntartásában betöltött szerepéről. • Az esetet a New England Journal of Medicine közölte (1994. májusi száma). 4
Alapfogalmak • Diencephalon = köztiagy; ürege a III. agykamra. • Dorsalis diencephalon: thalamus, epithalamus, metathalamus. • Ventralis diencephalon: hypothalamus. • Subthalamus: a diencephalon ventralis részét és a mesencephalont összekötő terület. • Epithalamus: corpus pineale, habenula, commissura posterior, stria medullaris. • Metathalamus: corpus geniculatum mediale (CGM), corpus geniculatum laterale (CGL). 5
A harmadik agykamra • A diencephalon ürege keskeny középvonali üreg, amely a diencephalon medialis határa is egyben. • A kamrát elöl a lamina terminalis határolja, amelynek felső részében a commissura anterior található. • A kamrát felül vékony ependima + tela choroidea fedi: ez a szövet érfonattal együtt képzi a kamra plexus choroideusát, mely betüremkedik és a kamra tetején található. A leszakadt tela maradványa a taenia thalami. • A tela choroidea felett a fornix halad, felette a corpus callosum. Oldalt a SSA található. • A kamra a foramen interventriculare révén összeköttetésben van az oldalkamrával; az aqueductus cerebri révén pedig a IV. kamrával közlekedik. • A harmadik agykamrai felszínen az adhesio interthalamica és a sulcus hypothalamicus különíthetők el. • A kamrának úgynevezett recessusai vannak: ezek apró, hegyes beszögellések, bizonyos struktúráknál (recessus supraopticus, r. infundibularis, r. pinealis, r. suprapinealis). 6
septum pellucidum
fornix
thalamus
hypothalamus
mesencephalon
7
Az oldalkamra feltárása után látható lesz a thalamus dorsalis felszíne, a nucleus caudatus és a vena thalamostriata. Látható még a tela choroidea ventriculi tertii (sárga vonal), és a felette haladó vena interna cerebri. 8
Vena interna cerebri
9 IS A HARMADIK AGYKAMRA FELSZÍNE EGYBEN A DIENCEPHALON MEDIALIS OLDALA (zöld vonal jelzi a tenia thalami helyét; alatta a plexus choroideus – nyilak – látható)
F: fornix ME: mesencephalon P: pons MY: medulla CE: cerebellum 1: corpus callosum 2: septum pellucidum 3: thalamus 4: hypothalamus 5: hypophysis Nyilak: tentorium cerebelli
10
Agykamrák és likvorterek MRI képen, az agy (fej) mediansagittalis képén
11
Az előző MRI képeken a cisternákat számokkal jelölték (néhányat alább felsorolunk) • • • • • • • • • •
Cisterna magna (1) Cisterna cerebelli superior (2) Cisterna quadrigeminalis (3) Cisterna pericallosa (4) Cisterna laminae terminalis (5) Cisterna premedullaris (7) Cisterna pontis (8) Cisterna interpeduncularis (9) Cisterna chiasmatica (10) A harmadik agykamra (III) és a negyedik agykamra (IV) jól látható. 12
Topographia • Lateralisan: capsula interna • Dorsalisan: nucleus caudatus, cella media (ventriculus lateralis) • Medialisan: ventriculus tertius • Ventralisan: subthalamus, substantia nigra • Subthalamus: nucleus subthalamicus, ansa lenticularis, fasciculus thalamicus, fasciculus lenticularis • Hátul: tectum mesencephali • Elöl: nucleus caudatus, capsula interna, lamina terminalis
13
Th
Th
Frontalis síkú metszet a thalamus (nyíl) elülső részén (medialis, és ventralis magok, és capsula interna)
14ában Horizontalis síkú metszet a thalamus síkj
PULVINAR THALAMI, EPITHALAMUS
Pu
Nucleus ruber
Pu Corpus pineale
Pu
15
Thalamus, nuclei basales (nucl. caudatus, nucl. lentiformis), capsula interna topográfiája a Flechsig-féle metszéssel feltárva. Látható még a claustrum és az insula is, a capsula externa és a capsula extrema fehérállományával. A corticobulbaris- és corticospinalis motoros axonok helyét a testrész-ikonok jelzik.
A capsula interna rostjai: 1. Radiationes thalami* 2. Tractus frontopontinus 3. Tractus corticobulbaris 4. Tractus corticospinalis 5. Tractus parietopontinus 6. Tractus occipitopontinus 7. Tractus temporopontinus (*radiatio thalami anterior, radiatio thalami posterior, radiatio thalami superior/centralis) 16
Motoros axonok
CAPSULA INTERNA: HATÁROLÓ KÉPLETEK, RADIATIO THALAMI-K ÉS MOTOROS PÁLYÁK LOKALIZÁCIÓJA
17
Thalamus: fehérállomány • Külső fehérállománya a lamina medullaris externa. • Belső fehérállománya a lamina medullaris interna, amely a magcsoportokat elválasztja. • Pedunculi (radiationes) thalami: idegrostkötegek az agykéreg lebenyei és a thalamus között. • Pedunculus thalami anterior, superior, posterior, inferior rostrendszerei alkotják a radiatio thalami nevű subcorticalis axonrendszert, amelyben thalamocorticalis és corticothalamicus axonok futnak. 18
Thalamus: szürkeállomány • Nuclei anteriores: fasciculus mammillothalamicus; corticalis kapcsolat: gyrus cinguli. • Nuclei mediales: kapcsolatok thalamus magokkal, amygdala; corticalis kapcsolat: frontalis lebeny (Br. 9, 12, 32). • Nuclei dorsales (pulvinar); nuclei posteriores (fájdalom). • Nuclei ventrales: VA, VL (motoros thalamus); VPL, VPM (érző thalamus). • Nuclei intralaminares: legjelentősebb a CM (kapcsolatok a formatio reticularisszal, basalis dúcokkal és a neocortex egészével – nem specifikus aktiváló rendszer). • Középvonali magvak (adhesio interthalamica): nincs ismert funkcó. • Nucleus reticularis thalami: GABAerg gátlósejteket tartalmaz – intrathalamikus gátlás. • Corpus geniculatum laterale: a látórendszer (tractus opticus) diencephalikus állomása). • Corpus geniculatum mediale: a hallórendszer diencephalikus 19 állomása.
A motoros thalamus magok afferensei és efferensei • Ventralis anterior AFF: globus pallidus, substantia nigra; EFF: frontalis neocortex (motoros és premotoros cx.). • Ventralis lateralis AFF: globus pallidus, nuclei cerebellares; EFF: premotoros cortex. • Klinikai vonatkozás: a régió elektromos ingerlése enyhíti bizonyos mozgászavarok tüneteit. 20
Az érző thalamus magok afferensei és efferensei • Nucleus ventralis posterolateralis (VPL): AFF: tractus spinothalamicus, lemniscus medialis. EFF: gyrus postcentralis. • Nucleus ventralis posteromedialis (VPM): AFF: lemniscus trigeminalis, tractus solitariothalamicus. EFF: gyrus postcentralis. Ízérzés projekciója: insula. Fájdalomérzés kérgi projekciója: gyrus cinguli, prefrontalis kéreg. 21
Magrendszerek. Afferensek (zöld). Efferensek (piros). Pedunculusok. Neocorticalis viszonylatok.
22
Corticothalamikus rostok elágazódása a nucleus reticularisban és a ventralis magok egyikében. Parvalbumin immunfestett axonok és dendritek a nucleus reticularisban (Anatómiai Intézet anyagából).
23
Glutaminsav transzmitter és receptor (NMDA) kimutatása a VPL-ben. Jellegzetes kehely-szinapszis a nucleus reticularisban (Anatómiai Intézet anyaga).
24
Projekciós neuron (relé-sejt): excitatorikus (glutaminsav)
Interneuron: gátló (GABA)
Mindkét ábra ezüstimpregnációval készült Golgi-preparátum
25
Thalamikus relé sejtek: azok a neuronok, amelyek a neocortex felé továbbítják az információt.
Az érző thalamus VPL magja a képen.
26
Intralaminaris magok • Elülső és hátulsó csoportba oszthatók. • Az agykéreg sok területével állnak reciprok kapcsolatban (a primer érzőkérgeket kivéve). • Efferenseket küldenek a striatumba (a hátulsó csoportban lévő n. centromedianus [CM] az egyik legnagyobb mag). • Afferenseket kapnak a felszálló érzőpályákból, a formatio reticularisból, substantia nigrából. • Részt vesznek a mozgásszabályozásban, a fájdalomérzésben és az ún. nem specifikus felszálló aktiváló rendszerben (alvás, ébrenlét, figyelem). 27
Intralaminaris magok aktiválódása a formatio reticularis aktivációját követően figyelem felkeltését célzó vizuális feladat során (PET vizsgálat). A nyilak az aktiváció irányát is jelzik. A Látókéreg → mesencephalon FR B FR → intralaminaris magok → frontalis és parietalis lebenyek medialis felszíne (neocortex) 28
Thalamus és fájdalom (a VPL és VPM mellett más magok is bekapcsolódnak): • Nuclei posteriores: afferensek a tr. spinothalamicusból, efferensek a parietalis lebenybe. • Nuclei ventrales (ventralis posterior inferior, basalis ventralis medialis): afferensek a lemniscus medialisból, tr. spinothalamicusból; efferensek az insularis cortexbe. • Nucleus centralis lateralis: az intralaminaris magok elülső csoportjában – afferensek a formatio reticularisból, tractus spinothalamicusból. Efferensek a frontalis lebeny medialis részeihez. 29
A VL
CI DM
Corpus mammillare
Nucleus subthalamicus
30
Capsula interna
DM
VL Nucleus subthalamicus SN
FRONTÁLIS SÍKÚ MRI KÉP ÉS AGYMETSZET
31
MOTOROS THALAMUS
Parasagittalis MRI és agymetszet 32
Diencephalon és capsula interna vérellátása • Thalamus: arteria choroidea anterior, arteria communicans posterior és arteria cerebri posterior proximalis ágai. Utóbbi a thalamus hátulsó- és dorsalis részét, előbbiek a diencephalon-thalamus többi részét látják el. • Hypothalamus: ellátásában részt vesz az arteria cerebri anterior proximális szakasza is. • Capsula interna: vérellátását az arteria cerebri media proximalis ágaiból kapja (arteriae centrales anterolaterales). Legnagyobb ágának klinikai neve: arteria lenticulostriata. 33
Thalamikus sérülés tünetei • • • • • • •
Alvászavarok Kóma (vegetatív állapot) Thalamikus fájdalom Hemiparesis Hemianesthesia Memóriazavarok (amnesia) Izomtónus- és mozgászavarok 34
A hypothalamus az agyvelő basalis felszínén (zöld vonal)
35
Az agyvelő basalis felszínén látható hypothalamikus képletek • Chiasma opticum: maga a chiasma nem része a hypothalamusnak, csupán jelzi a supraopticus régió helyét. • Tuber cinereum és infundibulum: a chiasma mögötti kerek terület. Az infundibulum vagy hipofízisnyél ennek a területnek (tuber cinereum) a közepéből indul ki. A hipofízis az agyvelő kivételekor leszakad, vagyis csak az infundibulum egy része látható. A tuber cinereum közepén van az eminentia mediana. • Corpus mammillare: páros kerek képletek a tuber cinereum mögött. A benne lévő magrendszerek a hypothalamushoz tartoznak. A corpus mammillare mögött már a mesencephalonhoz tartozó fossa interpeduncularis látszik (itt van a substantia perforata posterior). 36
1. Supraopticus r. 2. Tuberális r. 3. Mammillaris r. (a preopticus regio nem demonstrá demonstrálható lható ezen az ábrá brán) Az eminentia mediana helye berajzolva.
1
2
3
37
A hypothalamus fontosabb magjai • Preopticus és supraopticus régió: preopticus magok, nucleus suprachiasmaticus, nucleus paraventricularis (PV), nucleus supraopticus (SO). • Tuberalis régió: nucleus arcuatus, nucleus ventromedialis, nucleus dorsomedialis. • Mammillaris régió: nuclei mammillares. 38
A hypothalamus fontosabb pályái • Tractus hypothalamo-hypophysialis (SO, PV → neurohypophysishez). • Fornix: hippocampusból érkezik a mammillaris régióba. • Fasciculus mammillothalamicus (Vicq d’Azyr): a hypothalamusból a thalamus elülső magcsoportjához. • Fasciculus longitudinalis dorsalis (Schütz): az agytörzs és a hypothalamus összeköttetése. • Tractus hypothalamo-spinalis: a preggl. neuronokhoz. • Tractus retinohypothalamicus: a nucleus suprachiasmaticushoz. • Fasciculus medialis telencephali (medial forebrain bundle): frontalis lebeny, septum, hypothalamus, agytörzs közötti összeköttetések rendszere. • Stria terminalis: amygdala és hypothalamus között. 39
Transzmitterek és hormonok a hypothalamusban • Vasopressin (ADH), oxitocin • Galanin, enkephalin, substance P, neuropeptid Y • Dopamin, noradrenalin, serotonin, histamin, acetilkolin • Glutaminsav, GABA • Orexinek, neurotensin • Releasing hormonok (GHRH, GNRH, TRH, etc…) 40
Növekedési hormon-releasing hormon (GHRH) tartalmú neuronok a nucleus arcuatus területén (piros pontok)
Prof. Dr. Dudás Bertalan anyagából
Och: chiasma opticum; INF: infundibulum; ME: eminentia mediana; MB: corpus mammillare Sagittalis sí 41 síkú metszet
A GHRH tartalmú neuronok (barna) NPY-peptiderg beidegzést (fekete) kapnak. (Prof. Dr. Dudás Bertalan anyagából)
Fx: fornix Ot: tractus opticus Son: nucleus supraopticus Pvn: nucleus paraventricularis Mb: corpus mammilare (csillag jelzi a neuron helyét)
42
Hypothalamus funkciók I. • Neuroendokrin szabályozás: nucleus supraopticus, n. paraventricularis, n. arcuatus. Tractus hypothalamohypophysealis. • Táplálkozás (testúly) reguláció: nucleus lateralis (éhség), n. ventromedialis (jóllakottság). • Testhőmérséklet reguláció: area preoptica, nucleus anterior, nucleus posterior 43
Hypothalamus funkciók II. • Alvás-ébrenlét ciklusok: nucleus suprachiasmaticus (afferensek a retinából). • Folyadékfelvétel reguláció: vasopressin segítségével (nuclei supraopticus et paraventricularis). • Vegetatív idegrendszer szabályozása: tractus hypothalamospinalis, fasciculus longitudinalis dorsalis (Schütz). • Viselkedés és memória szabályozás: corpus mammillare (Vicq d’Azyr köteg), nucleus ventromedialis, area hypothalamica lateralis. 44
DIENCEPHALON FUNKCIÓK ÖSSZEFOGLALÁSA
45
A circumventricularis szervecskék feketén színezve: részint a III. agykamra körül, részint a IV. agykamrában vannak. Ezekben tanycyták vannak és nincs vér-agy gát. Chemoreceptorok.
46
A TANYCYTÁK MORFOLÓGIÁJA •
•
•
Ependyma: hengerhám-szerű sejtek a kamra felszínén. A sejteken kinociliumok és mikrovillusok vannak. A taniciták ependimasejtek, melyeknek hosszú (500 µm) bazális nyúlványai vannak (Ependymocytus taeniatus). A tanicitákon nincsenek ciliumok; a sejtek között gyakran zonula occludensek és zonula adherensek vannak. A bazális nyúlványok az agyvelő felszínén és a környező agystruktúrákban végződnek. A nucleus ventromedialisban (VMN) és arcuatusban (AN) végződő nyúlványok neuronokkal kerülhetnek kapcsolatba. Az eminentia medianába (ME) haladó nyúlványok a fenesztrált kapillárisokon végződnek. Egyes taniciták nyúlványaikkal az agyvelő felszínén, a bazális lamina alatt végződnek. A neuronok körül végződő taniciták kemoszenzorként működnek: a kamra falában lévő sejt apikális membránja érzékeli a likvorban lévő glükóz és aminosavak jelenlétét. Ezt az információt továbbítja a VMN felé és így beleszólhat a táplálékfelvétel és az anyagcsere szabályozásába. 47
Taniciták a III. agykamra ependimában: a taniciták bazális nyúlványai a hipotalamusz magjaiban (VMN, AN), az eminentia medianaban (ME) és a pia felszínen (pc) végződnek. Sejttestjeik a kamra falát bélelik és intercelluláris junkciókkal kapcsolódnak egymáshoz. A tanicitákat itt vimentin- és tubulin immunhisztokémiával festették.
A képeken az eminentia medianaban és az agyfelszínen végződő taniciták láthatók: végződéseik a fenesztrált kapillárisokon és a piafelszín alatt; zonula occludensek (TJ) és adherensek (ZA) a szómáikon.
• Köszönöm a figyelmet… Képek forrása: 1. Szegedi Anatómiai Intézet tudományos képgyűjteménye. 2. Benninghoff-Drenckhahn: Anatomie. Urban&Fischer, 2004. 3. Steriade-Jones-McCormick: Thalamus. Elsevier, 1997. 4. England-Wakely: Color Atlas of the Brain and Spinal Cord. Mosby-Elsevier, 2006. 5. Carpenter: Core Text of Neuroanatomy. Williams&Wilkins, 1991. 6. Rodriguez et al.: Internat. Review Cytol. 247, 2010. 50
