1. No category

Perifere nervesystem, motorikk
og reflekser for Ib
Bilder fra
Ganong W, Medical physiology,
Kandel E, Principles of neural science
etc
(ts 2017)
Læringsmål
• 7.1.1 gjøre rede for membranpotensial og
aksjonspotensial, samt forklare hvorfor
nerveledningshastigheten varierer mellom
ulike typer fibre
• 7.1.2 gjøre rede for sensoriske reseptorer,
monosynaptiske refleksbuer,
nevromuskulær transmisjon og for
muskelkontraksjonens fysiologi
Hva er nevrofysiologi
• Basal nevrofysiologi / nevrobiologi
– Rotter, zebrafisk ++, cellekulturer, organer: Nobel Prize!
– Bok (Brodal, Sentralnervesystemet 5te utg. Purves, Neuroscience 5th
ed. Bear, Neuroscience 3rd ed; Kandel Principles of Neural Science 5th
ed)
– Mer i Ic
• Klinisk nevrofysiologi (KNF)
– Medisinsk hovedspesialitet i Norge
• Avdeling for nevrologi og klinisk nevrofysiologi
– Diagnostikk (St.Olav) og forskning (INM) på
mennesker
• Friske og syke
– Mer i IIa
Nerveceller (nevroner)
Cellelegeme
axon
dendritt
synapser
Aksjonspotensialet er en elektrisk endring
i membranpotensialet som formidler informasjon
Schwannske støtteceller
med myelin rundt axonet
uten myelin rundt axonet
Myelinisering øker nerveledningshastigheten
Motorisk nevron
Aksjonspotensialet starter her
Motorisk endeplate på tverrstripet muskelcelle
Sensorisk nevron
Vibrasjon/trykk
Aksjonspotensialet starter her
Reseptorpotensialet starter her
Synapse med neste neuron(er) i CNS
Reseptorer er modalitetsspesifikke.
EKS: Vanilloid receptoren VR-1
• varme-smerte (43
C)
• capsaicin (rød chili
pepper)
– desensitiserer
– analgetisk effekt
• anandamide
(endogen substans
som også aktiverer
cannabanoid
reseptor)
Purves Neuroscience 4th ed
Viktige nevronale elementer
(kan rammes av genetisk sykdom; eks GAN)
Peroxisome: detoksifisering
Giant axonal neuropathy (GAN), autosomal recessive
neurodegenerative disorder of early onset, progressive,
characteristic giant axons, neurofilaments, on nerve biopsy.
defective protein, gigaxonin, mutations in the gigaxonin gene
Signalformidling i
nervesystemet
• Reseptorpotensial
• (=generatorpotensial)
• Aksjonspotensial
• Synaptisk transmisjon
• Synapsepotensial
Aksjonspotensial
• Depolarisering til
terskel
• Spenningsavhengig
Na+-kanal åpnes
• Inaktivering av Nakanal
• K+-kanaler åpnes:
Hyperpolarisering
• Refraktærperiode
Sensorisk nevron og motorisk
nevron kan danne en refleksbue
Eksempel på divergens og
konvergens i reflekssenteret
(i CNS)
Internevroner
Perifere nerver
Ulike typer
perifere nerver:
Sympatisk nerve
styrer
blodtilførsel
Motornevron
styrer
skjelettmuskel.
Smertefiber uten
myelin og
mekanoreseptor
med myelin, fra
huden
Autonome nervesystem: Likevekt i
basale kroppsfunksjoner (homeostasis)
• Sympatisk
• Parasympatisk
• Enterisk
Hjerte
frekvens
påvirkes ulikt
av sympatisk
(B) og
parasympatisk
(C) aktivering
• Temperaturregulering
• Blodforsyning (hjertekar)
• Respirasjon
• Fordøyelse
• Urinering
• Reproduksjon
• Pupillestørrelse,
nærsyn
Tverrsnitt gjennom perifer
nerve
Sensoriske og motoriske
fasikler
Medulla spinalis
• Alfa-motornevroner
(cellelegemet=soma) ligger i forhornet
i ryggmargens grå substans
• Sensoriske nevroner ligger i dorsalt
rotganglion utenfor medulla inne i
spinalkanalen: De har både perifert
og sentralt axon
Medulla Spinalis
Alfa motornevron
Sensorisk nevron
Medulla spinalis (8
cervikale, 12 thorakale, 5 lumbale og
5 sakrale nerverøtter)
Dermatomer
(viktig i
klinisk
nevrologi)
Temaserie TDNLF 2013
Sensoriske reseptorer
og nevroner
Terskel og fyringsfrekvens
Forhold mellom stimulus-styrke og fyringsfrekvens
er ulikt for smertereseptor og temperature-reseptor
Smerte forutsetter
fyring (aksjonspotensialer) i
nociceptor
Vanilloid
receptoren:
-varme-smerte
-capsaicin (pepper)
-A delta fiber
Stimulusstyrke er proporsjonalt
med reseptorpotensial og
aksjonspotensialfrekvens
Oppsummering av
sanseprosessen
• Respeptorpotensial (RP) utløser
aksjonspotensial (AP)
hvis terskelverdien overskrides.
• Transmitterfrigjøring avhenger av APfyringsfrekvens
• Transmitterfrigjøring er en nødvendig (men ikke
tilstrekkelig) forutsetning for at informasjonen
ledes videre til sensorisk hjerne-bark
(bevisstgjøres).
To klassifikasjonssystemer for
sensoriske nevroner
Fiber
nr.
Ia
Fiber type
A
Ib
Muskelspindel
(annulospiral)
Golgi senespole
II
Trykk, berøring
A , A 
III
Smerte, kulde, (berøring)
A
IV
Smerte, varme
C
A
Sensoriske nervefibertyper:
ledningshastighet og myelinisernig
Muskel
nerve
Hud
nerve
Fiber
Ledn.hast
diam (m) . (m/s)
Myeliniserte fibre
Store
I
Middels II
A
A
13-20
6-12
50-120*
30-75
Små
A
1-5
5-30
0.2-1.5
0.5-2
III
Ikke-myeliniserte fibre
IV
C
* 40-80 m/s hos oss mennesker
Kutane reseptorer
To typer sensoriske hudreseptorer har
ulik sensitivitet ved ulik svingefrekvens for
vibrasjon (Meissner og Pacini-legemer)
Somatiske reseptor-typer
Reseptorer kan også inndeles etter
type adaptasjon: Rask eller langsom
Aksjonspotensial
Reseptoriske felt: flere
primærnevroner konvergerer (generelt prinsipp
for sanseceller)
Sekundært nevron
i CNS
To-punkts diskriminering: Mest
følsom i fingre og ansikt
Sentrale
sensoriske baner:
Spinothalamisk
(anterolateralt)
smerte og
temperatursystem,
Bakstreng (DC)
vibrasjon og
balanse
Vibrasjon
Balanse
Smerte
temperatur
Dissosiert sensorisk utfall ved
skade av halve ryggmargen
Purves Neuroscience 4th ed
Sensorisk diskriminative smertenevroner fra
thalamus ender i SI (og SII)
Smertenevroner
ender i area 1
Smerte aktiverer
også frontallappen
(gyrus cinguli) og
insular cortex (PETbilder)
Motoriske nevroner,
strekkerefleks og
muskelkontraksjon
Ansikt og hånd har størst
område i motorisk cortex
Motorisk hjernebark
Sensorisk hjernebark
To
kortikospinale
baner
Lateral= pyramidebanen
styrer finere fingerbevegelser
Unormal refleks ved sentral parese
Motornevronet
ligger i
forhornet og
mottar svært
mange
synaptiske
forbindelser
1 Dendritt, 2 akson-tilhefting
2 Nucleus, 4 aksodendritisk
synapse, 5 akso-somatisk synapse
6 myelinskjeden
Motoriske og sympatiske
nervefibertyper
A
Motorneuroner
(70-120 m/s)
40-80 m/s* (myelin)
A
Motorisk til muskelspindel
B
Preganglionær
autonom (S og NS)
15-30 m/s
(myelin)
3-15 m/s
(myelin)
C
Postganglionær
sympatisk (S)
0.5-2 m/s
Data fra forsøksdyr .
Motorisk
enhet
*Homo sapiens
Stor og liten
motorisk
enhet har
forskjellig
størrelse på
cellekroppen
Liten, langsom motorisk
enhet rekrutteres først
Innervasjonsratio: antall
muskelfibre per motorisk enhet
Små enheter: finkontroll
Store enheter: Kraft
Muskelspole er ”lengdemåler” i
musklene
Intrafusale
muskel fibre:
2 typer (bag og
chain)
Muskelspole er parallellkoblet med
vanlige tverrstripete muskelfibre
Afferente nevroner
fra sene (Ib) og
muskelspole (Ia,II)
Efferente nevroner
til muskel () og
muskelspole ()
Muskelspolen inneholder
vanligvis to bag og  fire chain
fibre
Muskelspolen som lengdemåler: alfagamma koaktivering
Strekk øker Ia-aksjonspotensial frekvens
Kontraksjon reduserer
Ia aksjonspotensiale
frekvens
Gamma-aktivering
kontraherer intrafusale
fibre: Ia aksjonspotensialer
opprettholdes under aktiv
kontraksjon.
Muskelspole (=muskelspindel)
og senespole (=Golgi-organ)
Senespolens
struktur:
Sensoriske
aksoner
klemmes
mellom
kollagenfibre
ved økt tensjon
(drag)
Senespolen er musklenes
kraftmålere
Refleksene og interneuroner i
medulla spinalis
Monosynaptiske
Polysynaptiske
Reflekser
• Reflekser og sentrale motoriske
program samspiller i å forme
(kompliserte) bevegelser
• Reflekser adapteres til ulike oppgaver
• Reflekser brukes i klinisk nevrologi og
nevrofysiologi for å finne hvor i
nervesystemet skaden er lokalisert
Strekkerefleksen
Afferent
Efferent
Den monosynaptiske strekkerefleksen er
viktig i nevrologisk diagnostikk
Antagonist
hemmes
Refleksbuen
Strekk øker Ia aktivitet
Reflektorisk muskelkontraksjon
Ia inhibitorisk
interneuron:
antagonisten hemmes
(resiprok inhibisjon)
Resiprok
inhibisjon er
nødvendig
ved leddbevegelse
Renshawcellen utøver
rekurrent
inhibisjon
(feed forward
inhibition):
Unngå
overaktivitet
og
muskelskade
Ib inhibitorisk
interneuron
hemmer
motornevron og
forhindrer også for
sterk
kraftutfoldelse.
Impulser fra seneog ledd-reseptorer
påvirker
finmotorikk
Effekten av
Ib aktivitet
kan være
ulik i hvile
og under
gange
Kokontraksjon er
nødvendig når
et ledd skal
stabiliseres
(CNS overstyrer
resiprok inhibisjon)
Fleksorrefleksen:
Avvergerrespons ved
smerte
Forskerlinje KNF NTNU
• Navigert transkraniell magnetstimulering
av motorisk korteks (nTMS), EEG, fremkalt
•
•
•
•
•
•
•
respons fra CNS
Signalbehandling, elektronikk, fysikk, statistikk
Migrene
Smerter
Søvn
Nevropati
Epilepsi
Psykiatri
NTNU/fotograf Geir Mogen
Slutt
Tilleggsinformasjon for spesielt
interesserte følger…
Nevromuskulær transmisjon
Motorisk endeplate (Neuromuscular
junction, motor end plate)
Nevromuskulær transmisjon
• 5-10 000 acetylcholin-molekyler per
vesikkel
• ca 10 000 vesikler i hver terminal
• ca 1000 vesikler nær presynaptisk
membran
• ca 60-100 vesikler frigjøres per
nerveimpuls
ACh-reseptorens 5 enheter
()
Hver enhet har 4 membrangjennomganger
ACh bindes til transmitter-styrt ionekanal
Multiple EPP påvirker spenningsstyrt kanal
Resultat: Muskelcelle-aksjonspotensial (AP) som
er selv-regenererende
ACh bindes til transmitter-styrt ionekanal
Multiple EPP påvirker spenningsstyrt kanal (2)
Resultat: Muskelcelleaksjonspotensial (AP)
Muskelkontraksjonens
fysiologi
Muskelcellestruktur
Calcium lagres i
sarcoplasmatisk
retikulum.
Calcium frigjøres
når aksjonspotensialet
brer seg ned transverse
tubuli.
Aksjonspotensialer i
tubuli
aktiverer to
reseptorer (R):
Dihydropyridin-R og
Ryanidin-R (Ca2+ frigjøringskanalen
Sarcolipin er regulator
protein for Ca2+ pumpen
Triadin sikrer høy Ca2+
konsentrasjon
Calmodulin modulerer
RyR (Ca-kons.avh.) Kanaldefekter gir sykdommer
Muskelkontraksjon skyldes
parallellforskyvning av myosin i forhold til
actin (når Calcium frigjøres fra SR)
Elektrisk respons (mV) og mekanisk
respons (T=tensjon) i muskel
Ett elektrisk
stimulus ved
tid=0 ms
Mekanisk
respons er litt
forsinket
Muskelkraft (tensjon) øker med
stimulusfrekvensen
Kraft og utholdenhet i langsom (S) og de
to raske (FR, FF) muskelfibertyper
Muskelkontraksjons
fysiologi:
Oppsummering
Andre
membranproteiner
sørger for at
muskelcellene
har stabil
struktur og
forankring til
ekstracellulær
matrix.
Arvelige
defekter gir
muskel dystrofi
Autonome
nervesystem
(egen forelesning i Ic)
• Sympatisk
• Parasympatisk
• Enterisk
Oppretteholder likevekt i basale
kroppsfunksjoner (homeostasis)
•
•
•
•
•
•
•
Temperaturregulering
Blodforsyning (hjerte-kar)
Respirasjon
Fordøyelse
Urinering
Reproduksjon
Syn (akkomodasjon, pupille)
Sympatisk nervesystem
• Cellelegemer i
intermediolaterale cellesøyle
Th1-L2
• Preganglionære myeliniserte
fibre (hvit ramus)
• Postganglionære C fibre (grå
ramus)
Parasympatisk nervesystem
• Lange preganglionære fibre
• Edinger-Westphal nucleus (III)
• Øvre (VII) og nedre (IX) salivariske
nucleus
• Dorsale vaguskjerne (X)
• Sacral medulla S2-S4
Diagnostikk av skader og
sykdommer i det perifere
nervesystem
Tykke fibre er mest følsomme for trykk.
Kronisk trykk gir lette demyeliniserende
nerveskader (”entrapment”).
(Tynne fibre blokkeres best av lokalbedøvelse.)
Alvorlig nerveskade: Aksonal
degenerasjon (denervering)
Perifer nervefunksjon kan undersøkes:
Klinisk nevrofysiologi (KNF)
• Nevrografi=måling av nerveledningshastighet (myeliniserte A A fibre)
• Sensoriske terskler (C og A  fibre)
• Autonome tester
• Elektromyografi (EMG)
• Repetitiv stimulering (dekrement)
• Mikronevrografi (forskning)
Muskelbiopsi
gir inderekte
informasjon
om nerveskade
Normal fordeling
av type 1
(langsomme,
utholdende) og
type 2 (raske)
fibre
Polio: Tap av
motornevroner
Reinnervasjon og
fibertypegruppering
Magnetisk
Resonans
eller
Ultralyd kan
gi viktig
bildeinformasjon
om perifere
nerver og
plexus
brachialis
Ultralyd: Nervus ischiadicus
Sites and Antonakakis Local Reg Anesth. 2009; 2: 1–14.
Images of probe position and US in carpal tunnel syndrome(A) Demonstration of probe
position on the antral wrist for examination of the median nerve.
McDonagh C et al. Rheumatology 2015;54:9-19
© The Author 2014. Published by Oxford University Press on behalf of the British Society for
Rheumatology. All rights reserved. For Permissions, please email:
[email protected]