Motoriikan säätely 2 Supraspinaaliset Mekanismit 2013 Pertti Panula Biolääketieteen laitos ja Neurotieteen Tutkimuskeskus
15.1 Overall organization of neural structures involved in the control of movement.
15.2 Organization of lower motor neurons in the ventral horn of the spinal cord. (Part 1)
15.2 Organization of lower motor neurons in the ventral horn of the spinal cord. (Part 2)
Selkäytimen motoneuronien laskeva säätely Alemmat motoneuronit ovat somatotooppisesti järjestyneet Mediaaliset solut hermottavat aksiaalisia lihaksia ja raajojen tyviosia Lateraaliset osat hermottavat raajojen distaalisia lihaksia Järjestyminen tärkeä asentokontrollin vuoksi
15.3 Somatotopic organization of lower motor neurons in ventral horn at cervical level of spinal cord.
Interneuronien järjestyminen Etusarven mediaaliosan hermosolut ulottuvat usean segmentin yli ja hermottavat bilateraalisesti Lateraaliosan neuronit hermottavat vain pari segmenttiä selkäytimessä
Ylempien motoneuronien järjestyminen Mediaalisiin soluihin tulevat laskevat radat alkavat vestibulaaritumakkeista ja formatio reticulariksesta (asentokontrolli) Lateraalisten solujen ylemmät motoneuronit lähtevät motoriselta aivokuorelta Colliculus superior hermottaa kaula-alueen mediaalisia soluryhmiä (pään niskan asento, näkökontrolli) Nucleus ruber hermottaa kaulaselkäytimen alueen lateraalisia soluja (yläraajan proksimaaliset lihakset)
Laskevien ratojen järjestyminen
Formatio reticulariksen paikantuminen
Asentokontrollin mekanismit
Suorat ja epäsuorat radat isoaivokuorelta selkäytimeen
Primäärinen motorinen ja premotorinen aivokuori
Kortikospinaalirata aksonit capsula internassa muodostavat lateraalisen kortikospinaalisen radan suurin osa ristitsee, loppuosa muodostaa ventraalisen kortikospinaalisen radan
Lihastonus Ekstensoritonus helpottaa seisomista ja asennon ylläpitoa Ia-tyyppiset afferentit lihassukkuloista ylläpitävät alfamotoneuronien aktiivisuutta, joka vaaditaan lihastonukseen vaurio alfa-motoneuroneissa tai Ia-säikeissä vähentää tonusta aivojen laskevan hermotuksen vaurio kohottaa tonusta kohonnut tonus voidaan laukaista tuhoamalla spinaaligangliot tai takajuuret
Babinskin refleksi
Motoneuronien vauriot Babinski positiivinen ennen ylemmän motoneuronin kehittymistä ja sen vaurion jälkeen Spastisuuteen kuuluu lisääntynyt lihastonus, hyperaktiiviset venytysrefleksit ja klonus Spastisuuden syynä todennäköisesti vestibulaaritumakkeiden ja formatio reticulariksen puuttuva inhibitio
Tyvitumakkeiden motoriset osat
Nucleus caudatus ja putamen putamen ja nucleus caudatus ovat tärkeimmät vastaanottavat keskukset keskikokoiset väkäsekkäät hermosolut (medium spiny neuron, MSN) tärkeä solutyyppi MSN integroivat cortexin, talamuksen ja aivorungon tulevaa hermotusta lähes koko cortex hermottaa
Tyvitumakkeisiin tuleva hermotus
Nucleus caudatuksen ja putamenin hermotusalueet isoaivokuorella
Putamenin hermosoluun tulevat yhteydet
Putamenin solut (MSN) normaalitilassa ei aktiivisuutta aktivoituvat ennen liikkeen aloittamista (jopa useita sekunteja)
Tyvitumakkeiden yhteydet
Tyvitumakkeista lähtevä hermotus
Tyvitumakkeista lähtevä hermotus
Disinhibitorinen hermoverkko
Suora ja epäsuora rata tyvitumakkeissa
Parkinsonin tauti substantia nigran dopamiinisolut degeneroituvat sekä D1-välitteinen eksitaatio (suora rata) että D2-välitteinen inhibitio (epäsuora rata) estyvät, molempien seurauksena cortexin vähentynyt epäsuora eksitaatio ja vaikeus aloittaa liikkeitä
Taxation should be in proportion to an individuals s ability to pay Excise taxes on necessities of life should be abolished Workmen should not be imprisoned for uniting to obtain an increase in wages Punishment should be proportional to the severity of the crime Provisions should be made to aid the aged and disabled who could not support themselves Tradesmen who became bankrupt should not be imprisoned
Parkinsonin taudin mekanismit
Huntingtonin taudin mekanismit
Pikkuaivojen rakenne
Pikkuaivot Cerebrocerebellum (suurin osa lateraalisista osista, säikeet isoaivokuorelta, tarkasti säädellyt liikkeet) Vestibulocerebellum (vestibulaaritumakkeista radat, asennon ja tasapainon säätely) Spinocerebellum (radat selkäytimestä, liikkeiden hienosäätö)
Pikkuaivojen toiminnalliset osat
Pikkuaivot (aivorunko poistettu)
Pikkuaivojen tärkeimmät yhteysalueet muualla aivoissa
Pikkuaivojen yhteydet isoihin aivoihin Nucleus ruberin motoneuroneihin superiorisen colliculuksen kerroksiin dorsaalisen talamuksen kautta motoriselle ja premotoriselle aivokuorelle
Pikkuaivojen yhteydet ylempään motoneuroniin syvät pikkuaivotumakkeet hermottavat talamuksen ventrolateraalisia tumakkeita nämä hermottavat primaarista motorista ja premotorista cortexia näin pikkuaivot kontrolloivat niitä ylempiä motoneuroneita, jotka vastaavat monimutkaisten tahdonalaisten liikkeiden vaatimista lihastoiminnoista
Pikkuaivojen hermotuksen toiminnallinen organisaatio
Pikkuaivojen tuleva hermotus Parietaalinen aivokuori (visuaalinen ja somatosensorinen) Limbinen aivokuori (cortex cinguli) Frontaalinen aivokuori (motorinen) Nucleus ruber Colliculus superior Selkäydin (Clarken t.) Vestibulaaritumakkeet Formatio reticularis N. olivarius inferior locus coeruleus
Pikkuaivojen tuleva hermotus
Pikkuaivoja hermottavat isoaivokuoren alueet
Pikkuaivojen somatotooppinen järjestyminen
Pikkuaivot säätelevät isoaivokuorta
Pikkuaivoista lähtevä hermotus isoaivokuorelle
Pikkuaivojen ja isojen aivojen yhteydet motoriikan säätelyssä
Pikkuaivokuoren solut
Purkinjen solujen hermotus
Pikkuaivokuoren ja syvien tumakkeiden yhteydet
Pikkuaivovauriot vauriot haittaavat käynnissä olevan liikkeen hienosäätöä ja koordinaatiota liikkeet muuttuvat nykiviksi ja epätarkoiksi (ataksia) pikkuaivot eivät enää korjaa liikevirheitä vauriot samalla puolella kuin liikehäiriö alkoholisteilla etuosan vaurio: alaraajahäiriö
Zebrafish (9 dpf, 210 hpf), catecholaminergic and serotonergic system (Kaslin et al. in preparation) TH/5-HT
Locus coeruleus neuron histaminergic contacts
Zebrafish (7 dpf), whole HA-ergic system (Kaslin and Panula, J Comp Neurol 2001) Telencephalon Diencephalon Medulla Resolution: XY=0.488 mm XZ=0.600 mm 100 mm
Effect of 6-OHDA on zebrafish movement Peitsaro et al. 2004
Kiinnostaako neurotiede? Mahdollisuus biolääketieteellisiin syventäviin tutkimuksiin mm. motoriikan säätelyn, addiktion mekanismien ym. tutkimuksessa hiirillä, rotilla ja seeprakaloilla Ota yhteyttä: Pertti Panula 19125263 pertti.panula@helsinki.fi