Az idegrendszer szomatomotoros működései. Élettan_Biol BSc, PTE 2016, Hernádi I

Az idegrendszer szomatomotoros működései

Élettan_Biol BSc, PTE 2016, Hernádi I.

BEVEZETÉS A kezdetek….

Charles Scott Sherrington English neurophysiologist, histologist, bacteriologist, and a pathologist, Nobel laureate (1932) and president of the Royal Society in the early 1920s.

John Eccles Australian neurophysiologist who won the 1963 Nobel Prize in Physiology or Medicine for his work on the synapse. He shared the prize with Andrew Huxley and Alan Lloyd Hodgkin..

Forrás: wikipedia

BEVEZETÉS – A mozgatóműködések összefoglalása hierarchikus szerveződés gerincvelő-agytörzs-agykéreg önállóan is működni képes szintek: alacsonyabb szinten akarattól független mozgások (reflexek - Sherrington) gradált válasz (frakcionálás elv) toborzás (recruitment) végső közös pálya elve (Sherrington) -alfa/gamma motoneuronok

mellérendelt szabályozó szintek: kisagy, bazális ganglionok szomatomotorosviszceromotoros műk. Forrás: Fonyó, 1999

1. Mozgásintegráció a gerincvelőben: reflexek

A vázizom szenzoros beidegzése Izomrostok: extrafusalis (munkavégz.) intrafusalis (szabályozás) Szenzoros készülékek: (visszacsatolás elve) izomorsó (hosszúság) ínorsó (erő)

Forrás: Rosenzweig, et al., 2005

Az izomorsó szerkezete és mechanikája

Forrás: Fonyó, 1999, 2011

Az izomorsó működése

Forrás: Fonyó, 2011

A szabályozás alapelve: reflexek Csoportosítás: Receptor-effektor elhelyezk.: proprioceptív (pl. miotatikus r.) exteroceptív (pl. flexor-r.) Szükséges szinapszisok száma: monoszinaptikus ( 1 db) di-, tri-, poli ~ (2, 3 v. sok) Integráció helye: gerincvelői (gv-i szegmensek) agytörzsi (agyidegek magjai)

FIGURE 7-3 General components of a reflex arc that functions as a negative-feedback control system. The response of the system has the effect of counteracting or eliminating the stimulus. This phenomenon of negative feedback is emphasized by the minus sign in the dashed feedback loop.

Forrás:http://www.78steps.com/body-function/reflexes.html

A proprioceptív reflex

Forrás: Csoknya és Hernádi, 2009

A proprioceptív reflex szabályozása: A gamma-hurok

Forrás: Csoknya és Hernádi, 2009

Forrás: Ádám és Fehér, 1993

A reflexív reciprok beidegzése


A reflexív reciprok beidegzése, folyt.

Az ínreflex •Golgi-féle ínorsó (feszülés) •csak afferentáció

Az izomtónus visszacsatolásos szabályozása: öszefoglalás

Az izomtónus és visszacsatolásos szabályozása - morfológia

Az izomtónus és visszacsatolásos szabályozása – fiziológia Hand Dynamometer

Electromyograph

Gerincvelői reflexek 2. Exteroceptív reflexek - a felxorreflex •receptor: ált. bőr idegvégz. •afferentáció: II., III., vagy IV. (fájdalom, hő, nyomás, tapintás) •poliszinaptikus, ált. kétoldali •szerepe: veszélyforrástól eltávolító mozgás

Exteroceptív reflexek - flexor X extenzor reflex

Gerincvelői reflexek 3. Vegetatív reflexek - parietális

Gerincvelői reflexek 3. Vegetatív reflexek -viscerális

Vége az első résznek….

http://bayofstudy.blogspot.hu/2012/12/reflexes.html

2. Mozgásintegráció az agytörzsben

A helyzetérzékelő (vestibularis) rendszer

A vestibularis apparátus anatómája • sziklacsontban elh. labirintus • csontos/hártyás labirintus • perilympha/endolympha • mechano-elektromos transducerek Hártyás labyrinthus: • tömlőcske (utriculus) • zsákocska (sacculus) • 3x félkörös ívjárat (canalis semicircularis: lat, sup., inf.) ampullákkal • hártyás csiga (cochlea)

A vestibularis apparátus anatómája – foyt.

Mechanoelektromos transzdukció a szőrsejtekben

Az agytörzsi vesztibuláris magok

http://www.neuroanatomy.wisc.edu/virtualbrain/BrainStem/13VNAN.html

A testtartás agytörzsi szabályozása

nucl. vestibularis medialis és superior

nyakizmok tónusa külső szemizmok reflexes irányítása VOR (vestibulo-ocularis reflexek) agytörzsi magvaihoz juttatja (III.,IV.,VI.)

nucl. vestibularis inferior afferens ingerületek a vestibularis szervből összevetés a kisagyi téri információkkal továbbítás a felsőbb központok felé (agykéreg-tudatosodás?)

nucl. vestibularis lateralis (Deiters mag) tractus vestibulospinalis lateralis - és -motoneuronokra kapcsol a gerincvelőben: izomtónus beállítás (fokozás) az antigravitációs (extenzor) izmokon a Purkinje sejtek gátolják ->a gátlás sérülése= izomtónus fokozódás

formatio reticularis (híd) tractus reticulospinalis medialis hasonló a szerepe mint a Deiters magnak de: ívjáratokkal nincs kapcsolatban Deiters maggal együtt fokozzák az antigravitációs izmok tónusát axiális törzsizmok és végtag extenzorok serkentése

A testtartás agytörzsi szabályozása – folyt.: decerebrációs kísérletek

A mozgásintegráció szintjei és működésük

A mozgásintegráció szintjei és működésük

Forrás: Bálint, 1986


Dinamikus testtartási reflexek


A testtartás tanult szabályozása 1. visszacsatolt reakciók „feedback” a talapzat előre-hátra mozgatása 2. előreható reakciók „feed-forward” a talapzat felfelé billentése

"stabilométer"

A testtartás tanult szabályozása – folyt.

A: visszacsatolt reakciók

B: előreható reakciók Forrás: Bálint, 1986

Lokomóció: ritmusgenerátorok

Lokomóció: mozgásmintázat

Lokomóció: idegrendszeri szabályozás

Forrás: Grillner, Nat Rev Neuroscience, 2003.





3. Mozgásintegráció az előagyban és a kisagyban (A piramispálya és az „extrapiramidális” rendszer)

Főbb motoros területek az agykéregben - primer motoros area (Br. 4)

- premotoros/supplementer motoros areák (Br. 6) - FEF (Br.8) - parietalis motoros asszociációs áreák (Br. 5-7) -limbikus motoros területek (pre-SMA vagy CMA) Br. 23/24. Forrás: Kandel et al., 2000

A primer motoros kéreg -somatotopia (ingerelve: diszkrét izomösszehúzódás) -motoros humunculus (W. Penfield után)

A motoros homunculus

Forrás: Rosenzweig et al., 2005

A primer motoros area – Br 4 corticospinalis pálya felét adják az innen induló axonok átkereszteződnek a nyúltagyi piramisban többnyire monoszinaptikusan jutnak el az izmokig

A premotoros area/ supplementer motoros área – Br 6 emberben 6x-a arányaiban a mérete mint majomban ingerelve: mozgás, de nagyobb áramerősség mozgások előtt 800ms-al kiváltott potenciál regisztrálható az innen elvezetett EEG-ben  MOZGÁSTERVEZÉS: összetett mozgásmintázatok sérülése (apraxia): ujját be tudja hajlítani de pl. fésülködni nem tud axonok: 1. cortikospinalis pálya; 2. primer mot. area összetett mozgási feladatok megoldásakor/tervezésekor nő a vérátáramlása (PET) sérülése után, összetett, két kezet igénylő, precíziós feladatok végzése sérül

Motoros potenciálok

Forrás: Cacioppo et al., 2000

A piramispálya és lefutása A piramis (corticospinális) pálya: axonok fele a Br4, másik fele a Br6 areából származik rostjai -motoneuronokon v. interneuronokon végződnek akaratlagos, gyors, pontos, nem betanult mozdulatok kivitelezése


Mozgásvezérlés a primer motoros kéregben (Br4)


Mozgásvezérlés a primer motoros kéregben (Br4) -folyt.


Információfeldolgozás a szenzoros ‘input’-tól a motoros ‘output’-ig


Az extrapiramidális rendszer magyarázó fogalom (nem valós) nem különíthető el élesen, mert sok az átfedés, sok átkapcsolás automatikus, elnagyolt, betanult mozgások kivitelezése

mellérendelő szabályozás





A kisagy - cerebellum

Forrás: Kandel et al., 2000

A kisagy filogenetikai tagozódása: 1. vestibulocerebellum: flocculus és nodulus (flocculonodularis r.)  afferensek a félkörös ívjáratokból, az otholitszervből (átkapcsolás nélkül), és a vestibularis magvakból  magja a kisagyon kívül a Deiters-magban van  szerepe: szemmozgás-koordináció, fej reflexes mozgásai, egyensúly


2. spinocerebellum:  vermis és az féltekék intermedier része  afferensek a gerincvelőből  szomatoszenzoros felszálló és interneuronális „leszálló” információk  szerepe: kivitelezett mozg. összehasonlítása a tervezettekkel – korrekció  sérülése esetén: törzsataxia, mozgáskordinációs zavar, izomtónus csökkenés


3. cerebrocerebellum (neocerebellum, hemispheriumok):  a féltekék laterális része  mozgások tanulása és a megtanult mozgások rögzülése  tanult mozgások indítása  agykéreggel (premotor)/ a nucl. ruberrel/ a thalamussal reciprok kapcsolat  szerepe: mozgásmintázatok tanulása, elindítása, előrecsatolt szabályozás


3. cerebrocerebellum – folyt.:  működése egysége a kisagyi modul  serkentő bemenetek 1.moharost:-agytörzsből, gerincvelőből, interneuronokon keresztül 2.kúszórost:nyúltvelőből (oliva-mag), közvetlenül kapcsolódik Purkinje-sejthez  kizárólagos gátló kimenet (Purkinje sejtek a mélymagok felé)


A törzsdúcrendszer (bazális ganglionok) Részei: -corpus striatum (neostriatum): -n. caudatus + putamen -globus pallidus (pallidum, GP) -substantia nigra (SN) -subthalamicus mag (STN)


A bazális ganglionok főbb működési sajátosságai


A HUROKPÁLYÁK cortex -> bazális ganglionok -> thalamus -> cortex GLU: serkentő kapcsolat (üres nyilak) GABA: gátló kapcsolat (teli nyilak) DA: serkentő/gátló kapcs.


A HUROKPÁLYÁK – folyt. A: közvetlen út: gátlásoldás, thalamus kimenete nyílik a kéreg felé -ha a thalamus nyílik a motoros kéreg aktiválható lesz: B: közvetett út: gátlás, a thalamus kimenete zárul a kéreg felé

agykéreg

agykéreg

+

Az extrapyramidalis rendszer lefutása

Az extrapyramidalis rendszer agytörzsi motoros magvai

Parallel információfeldolgozás a motoros rendszerben Előkészítés, elemzés

Végrehajtás

Parallel Information Processing in the Motor System

A motoros rendszer működési zavarai:

Az extrapyramidalis rendszer működési zavarai: hipokinézisek/hiperkinézisek Parkinson-kór: nigrostriatális dopaminpálya sérül: közvetlen út, thalamus nyitás sérül hipokinesis, akinesis: mozdulatok elindításának nehézsége 5Hz-es thalamicus eredetű tremor (remegés) kezelés: gyógyszeres (levodopa), thalamikus lézió, mélyagyi stimulátor elektród beépítése (DBS)

Huntington-kór (chorea, vitustánc): n. subthalamicus vagy neostriatum sérül: közvetett út, thalamus zárás sérül hiperkinesisek, túlmozgások akarattalan hirtelen mozdulatok (clonusok), rángások, dementia genetikailag öröklődő betegség kezelés: túlmozgások gyógyszeres k., neuroleptikumok, BDZ

Az extrapyramidalis rendszer működési zavarai: hipokinézisek/hiperkinézisek Hemiballismus: Egy végtag egyoldalú, nagy ívű, dobáló mozgása OK: ellenoldali mély STN, kis méretű infarktusa spontán megszűnhet

Disztóniák: Akaratlan gyors, fázisos mozgással valamelyik testrész kóros helyzetet vesz fel, ami nyugalomban is tartósan jelen van. Klasszifikáció: fix/mobil; primer/szekinder Ok: károsodás a cortico-bg-thalamo-corticalis hurokpályákban (pallidum stn) Kezelés:gyógyszeres + botulinum-toxin injektálás; mély agyi stimuláció (deep brain stimulation, DBS ( - szegmentális és generalizált disztóniák esetében); gyógytorna.

Kisagykárosodás okozta kórképek: Vestibulocerebellum károsodás: egyensúlyvesztés, nistagmus Spinocerebellum: törzsataxia, részeg járás Neocerebellum: aszinergia (koordináció hiánya), dysmeria, dysdiadochokinesis (gyorsan váltakozó mozgások zavara), intenciós tremor, rebound fenomén

*Ingerléses módszerek – TMS, tDCS

• •

TMS (transcranialis mágneses stimuláció) tDCS (transcranialis egyenáramú stimuláció)

•

rézgyűrűben keltett átmeneti mágneses tér elektromos feszültséget kelt – TMS, rTMS <10Hz direkt anódális-katódális ingerlés -tDCS

• •

TMS hatásmechanizmus: - serkentő és gátló kérgi neuronok ingerlése - lokális és/vagy transferhatás - szinaptikus potenciáló hatások – tanulás - neurotranszmitterek felszababítása

•

TMS Ingerlések: - motoros rendszer ingerlése: izomkontrakciók - látórendszer ingerlése: V1 – foszfének - V5: mozgáspercepciót rontó hatás

•

TMS Virtuális léziós technika: - információfeldolgozás átmeneti kiiktatása - betűfelismerési feladat, TMS, scotomák - 60-140 ms időablak, funkcióromlás

•

Terápiás lehetőségek - rehabilitáció

*Kiegészítő anyag

*TMS és a virtuális léziók


http://www.youtube.com/watch?v=gp8KnAHkwdo

*NeuroStar TMS Therapy System

Treatment Coil Head Support Unit

Touch screen

Mobile Console Treatment Chair

NeuroStar TMS Therapy System User Manual. Neuronetics, Inc: Malvern, PA; 2008.


*A TMS hatása az agyi aktivitásra • Akut hatások:

• Elektromos áram indukálása • Neuronok depolarizációsa a superficiális (felszíni) kérgi rétegekben • Lokális ‘transz-szinaptikus változások a kéregben • Agyi monoamin (dopamin, noradrenalis, szerotonin) szintek megváltozása • Neurotrophin-gének indukciója (pl. BDNF) • A DL-PFC stimulációja mélyebb kérgi régiók ativitását is módosíthatja (pl. anterior cingularis cortex, ACC) *Kiegészítő anyag

*TMS terápia hatása a plaszticitásra

http://www.biopsychology.com/6e/step1905.html


*Ingerléses módszerek – mélyagyi stimuláció (DBS) •

DBS (deep brain stimulation)

•

Technika: - neurológiai diagnózis - sztereotaxikus MR atlasz készítése - krónikus rétegelektród-párok agyi struktúrákba juttatása idegsebészeti módszerekkel; - ingerlési paraméterek beállítása; - utánkövetés Hatásmechanizmus: - serkentés és gátlás létrehozása a kívánt területen - lokális hatás; Terápiás lehetőségek - kórosan ingerlékeny területek gátlása (pl. Parkinson-kór) - kórosan alulműködő területek ingerlése (pl. koma, depresszió)

•

•

•

Érdekes videólippek: http://www.youtube.com/watch?v=WW-SWAnphFU http://www.youtube.com/watch?v=M_fjiEOb40M https://www.youtube.com/watch?v=Uohp7luuwJI


Köszönöm a figyelmet!

Az idegrendszer szomatomotoros működései. Élettan_Biol BSc, PTE 2016, Hernádi I

Recommend Documents