A mozgatórendszer élettana 1. Bevezetés. A gerincvelő

Átírás

1 A mozgatórendszer élettana 1. Bevezetés. A gerincvelő Prof. Kéri Szabolcs Szegedi Tudományegyetem, ÁOK, 2019

2 Motoros tünetek: a legfontosabb és leggyakoribb jelenségek STROKE Transient ischemic attack (TIA): a tünetek 24 órán belül megszűnnek Ischemiás stroke Haemorrhagiás stroke 85% 15% Thrombus/embolus elzárja az eret: agyszövet károsodása az ér ellátási területén Az ér ruptúráját követő vérzés az adott agyterületen - 15 millió eset/év világszerte - 6 millió haláleset, 5 millió tartós károsodás

3 Myoelektromos kontrol: robotkar-asszisztált tréning stroke-ban Lu Z et al. Front Neurol 2017;8:107.

4 Cortex Akaratlagos mozgások Basalis ganglionok Mozgások kiválasztása Thalamus Cerebellum Mozgások összehangolása Agytörzs Izomtónus és testtartás INGEREK Gerincvelő MOZGÁSOK Reflexműködések

5 REFLEX - adekvát ingerre adott sztereotip, öröklött válasz - létrejön: ha az inger erőssége a küszöböt meghaladja - a legtöbb tudatosság nélkül, némelyik tudatosan szabályozható - függ a helyzettől, változékonyabb A reflexív: Receptor afferens ideg központi feldolgozó (gerincvelő, agy) efferens ideg effektor (izom) Típusai: Proprioceptív (saját) reflex: receptor és effektor ugyanazon szervben Exteroceptív: receptor és effektor külön szervben

6 Átlag EMG könyök extenzor A reflexek összetettsége: a feladat kontextusa és a cél Asztaltámasz Inger Csésze Hold cup megtartása Inger Inger Asztal Csésze Idő (ms)

7 A gerincvelő működése 1. Myotaticus reflex: izomorsó 2. Inverz myotaticus reflex: ínorsó (Golgi) 3. Keresztezett flexor extensor reflex (védekező reflex, bőr receptoraiból kiinduló) 4. Interszegmentális integráció 5. A gerincvelő károsodása

8 I. A gerincvelői reflexek

9 Az izmok proprioceptorai 1. IZOMORSÓ Elhelyezkedés: finom intrafusalis izomrostok a munkarostokkal párhuzamosan, tokban Feladat: megnyújtás érzékelése Izomorsó Extrafusalis Izomrost Golgi Ínorsó Ín

10 Intrafusalis izomrostok - dinamikus/statikus magzsákrost - magláncrost Szélein: kontraktilis, gamma-motoneuronok beidegzik Középen: nem kontraktilis (itt feszül) - Ia afferens (primer annulospiralis végződés); funkció: dinamikus fázisban akciós potenciálok, majd fokozatos - II afferens (szekunder végződés csak a statikus magzsák- és maglánc-rostokon van); funkció: statikus fázisban állandóbb aktivitás Intrafusalis rostok Szenzoros beidegzés Motoros beidegzés Zsák Lánc

11 Lineáris megnyújtás Rövid inger Szinuszoidális megnyújtás Felengedés Dinamikus válasz

12 Az izmok proprioceptorai 2. Az izomorsó efferens beidegzése: gamma-motoneuronok Alfa - motoneuron: az extrafusalis (munkaizomzat) beidegzése (izomösszehúzódás - megrövidülés intrafusalis passzív feszülés ) Gamma - motoneuron: az intrafusalis (orsóban lévő) rost szélén összehúzódás feszülés izomtónus fenntartása 1. Összehúzódó (megrövidülő) extrafusalis izom (A és B közelebb kerül egymáshoz) A B 3. Széli részen az intrafusalis rost kontrakciója kifeszíti azt (gamma-efferens) 2. Intrafusalis rostban passzív feszülés

13 Alfa és gamma motoneuronok kölcsönhatása a gerincvelőben: a gamma hurok (fusimotor szervo rendszer) Alfa-motoneuron Munkaizomzat (extrafusalis) összehúzódása Ia, II Gamma-motoneuron Izomorsó feszülésérzékelő intrafusalis rostjai összeesnek, érzékenységük csökken Széli részek kontrakciója izomorsó újra kifeszül Gamma-motoneuron aktivitása: izomorsó rostjai erősen megnyúlnak, fokozódik az érzékenység, a reflexet könnyebb kiváltani Beta-motoneuron: extra- és intrafusalis rostokat is innerválja Beta-aktiváció = alfa-gamma koaktiváció

14 Az izmok proprioceptorai 3. ÍNORSÓ (Golgi) Elhelyezkedés: ín - izom határon az ín kollagénrostjai között sorosan kapcsolódik a munkaizomzattal Feladat: az izom aktív összehúzódásának észlelése Ib afferens: kontrakciókor és feszüléskor akciós potenciál leadása kontrakció Capsula Izomrost Kollagén Ib afferens Ín

15 I. Az izomorsóból kiinduló proprioceptív reflex: a nyújtási (myotaticus) gerincvelői reflex M. quadriceps femoris reflexe - patellareflex (L4) Ütés az ínra izom megnyúlása izomorsó Ia afferens alfa motoneuron m. quadriceps összehúzódás Reciprok gátlás: az antagonista izom szinkron gátlása egy interneuronon keresztül Hoffmann (H) reflex: myotaticus reflex kiváltása az Ia afferens elektromos ingerlésével, izomaktivitás regisztrálása electromyographiával

16 A myotaticus (nyújtási) reflex sémája Extensor Izomorsó Szenzoros neuron Ganglion Hátsó szarv Inger: nyújtás Flexor motoneuron Gerincvelő Extensor Mellső szarv Prof. Benedek (2009) után motoneuron aktiválva gátolva Rexed-féle laminák Bell - Magendie szabály: az ingerület a hátsó gyökön befelé, a mellső gyökön kifelé halad Monosynapticus reflex Disynapticus reflex

17 A reflex felerősödése: - Jendrassik manőver (kéz összekulcsolása és széthúzása) - Arousal, szorongás - Hyperreflexia leszálló gátlás kiesése miatt (kérgi károsodás) - Myoclonus (ismétlődő, ritmusos összehúzódás, extrém ingerlékenység) - Gyakran az izomtónus fokozódásával Mechanizmus: - Gamma-rendszer - Alfa-motoneuronok fenntartott háttéraktivitása - Ia afferensek hiperaktivitása

18 Biceps reflex (C5-6) Triceps reflex (C7) Achilles-ín reflex (S1)

19 II. Az ínorsóból kiinduló proprioceptív reflexek: inverz myotaticus gerincvelői reflex Izomösszehúzódás Ib afferens hátsó gyök interneuronon átkapcsolódás (disynapticus reflex) összehúzódott izom alfa motoneuronjának gátlása Ínorsó Flexor Szenzoros neuron Extensor (antagonista izom) Biceps gátolva Prof. Benedek (2009) után Extensor aktiválva

20 Konvergencia az Ib interneuronokon Leszálló pályák Ib afferens Izület afferens Bőr afferens Az Ib afferensek hatása Intracelluláris regisztráció a boka extenzor motoneuronból Nyugalom Állapotfüggő reflexinverzió Állat nyugalomban: Ib stimuláció gátolja a motoneuront (klasszikus Golgi reflex) Járás Állat sétál: Ib inhibitoros interneuronok gátlás alatt más afferensek révén a reflex megfordul! A Golgi ínorsó újragondolása Mot. neur. Bőr rec. Ib inhibitoros interneuron Extenzor izom Klasszikus szerep: - az izom védelme a túlfeszüléstől Új szerep: - a feszülés gyors monitorozása - az izomerő pontos kontrollja más Ib afferensekkel együtt Izületi receptor Golgi ínorsó Flexor izom

21 III. Exteroceptorokból kiinduló reflexek: a gerincvelői flexor - extensor reflex - Inger: Aβ: nyújtás, deformálódás (bőr nyomás, tapintás) Aδ, C: károsítás (bőr és izomfájdalom, nocicepció) -Típus: (i) Multisynapticus (sokszor több gerincvelői szegment), (ii) multiszenzoros, (iii) irradiáció, (iv) habituáció - Folyamat: Ingerrel azonos oldali flexió (fájdalmas ingertől eltávolítás) ellenoldali extensio (megtámasztás)

22 Keresztezett flexor-extensor reflex Nem nociceptív: - Talpreflex - Hasbőrreflex - Cremaster-reflex Ipsilaterális extensorok gátolva Contralateralis extensorok aktiválva Nocicpetív, nem felxor-extensor: - hasi dèfense musculaire - tarkókötöttség Flexorok aktiválva Contralaterális flexorok gátolva Prof. Benedek (2009) után

23 A gerincvelő leszálló kontrolljának (pyramis-pálya) károsodása vagy éretlensége: a Babinski-jel Normál talpflexió Babinski-jel

24 Hasbőr reflex (Th7-12) a hasbőr gyors érintése oldalról medialis irányba a hasbőr elhúzódása a köldökkel együtt

25 II. A gerincvelő integratív működése

26 A gerincvelő multiszegmentális integratív működése Interneuronok és motoneuronok rendszere Interneuronok funkciói: 1. perifériás afferensek fogadása pl. reciprok gátlás (Ia interneuron) 2. leszálló pályák fogadása 3. ciklikus sajátaktivitás - mintázatgenerálás (Central Pattern Generator) - sejtszinten: LDP [locomotor drive potential]: flexor/extensor izmok és végtagok automatikus aktivitása és koordinálása 4. Renshaw-sejt: alfa motoneuront gátló interneuron Glicin (antagonistája: sztrichnin - görcsök) GABA (agonistái - pl. benzodiazepinek - izomlazítók)

27 A motoneuronok topographiája: A. Flexor: dorsalis Extensor: ventralis B. Proximalis - distalis elrendeződés

28 Ia gátló interneuron Renshaw-sejt Flexor motoneuron axon Extensor motoneuron axon

29 Interszegmentális integráció: - vakarózási reflex állatokban - macska: decerebralt állatban a primitív járás mintázatgenerálása a gerincvelőben; meghajtja: mesencephalon járásközpont - ember: cephalizáció, komplex mozgás agykérget igényel

30 Electromyographia: reciprok flexor-extensor aktivitás inger nélkül, amit az inger megszakíthat CPG = central pattern generator FRA = flexor reflex afferens IN = interneuron MN = motoneuron Mintázatgenerálás magában az interneuroncsoportban

31 Spinalis automatizmusok erősítése a járás rehabilitációjában Robotika orthosissal kombinálva Colombo G et al. JRDD 2000 Fekete: kerekesszékhez kötött betegek Wering A et al. Eur J Neurosci 1995;7:823.

32 3. A gerincvelő motoros funkcióinak zavarai

33 A motoneuronokat érintő kóros elváltozások Alsó motoneuron: izmot beidegző Felső motoneuron: cortex Perifériás bénulás (paresis): - Alsó motoneuron károsodás - Petyhüdt (flaccid) izom - Hyporeflexia - Izomfasciculatio - Gyors izomsorvadás (atrophia) Centrális paresis: - Felső motoneuron károsodás - Spasticus (merev) izom - Hyperreflexia - Lassabb (inaktivációs) atrophia - Babinski-jel

34 A motoneuronok pusztulása amyotrophias lateralis sclerosis-ban Stephen Hawking

35 A gerincvelő károsodásának következményei 1.: szenzorium és motorium Részleges vagy teljes károsodás oka: trauma, tumor, gyulladás, oxigénhiány, discus hernia Súlyos károsodás: spinalis shock (szenzoros, motoros és vegetatív tünetekkel) Fázisai: 1. Minden reflex teljes kiesése (kb. 24 óra) - leszálló serkentés megszakadása 2. Polysynapticus reflexek visszatérése (kb. 72 óra) 3. Ínreflexek visszatérése és hyperreflexia (kb. 1 hét - 1 év) - gerincvelői motoneuronok és interneuronok nyúlványainak növekedése, új synapsisok kialakulása

36 Ami a spinalis shock oldódása után nem áll helyre: - Akaratlagos mozgások - Járás, állás - Izomtónus megfelelő szabályozása Paraplegia: két végtagra kiterjedő bénulás Tetraplegia: négy végtagra kiterjedő bénulás Haemiplegia: egy testfélre kiterjedő bénulás (pl. bal kar és láb jobb kérgi károsodás után, nincs shock)

37 Brown Séquard szindróma: a gerincvelő féloldali károsodása Hátsó felszálló rendszer (fasciculus gracilis és cuneatus) Corticospinalis pálya Anterior és lateralis spinothalamicus pálya - A károsodás szegmentumában: flaccid paresis és reflexkiesés - A károsodás alatt: 1. azonos oldali spasticus paresis - corticospinalis pálya megszakad 2. azonos oldali epicriticus érzéskiesés (finom tapintás, vibráció, helyzet) hátsó felszálló rendszer megszakad 3. ellenoldali protopathiás érzéskiesés (hő, fájdalom, durva tapintás) - spinothalamicus pálya megszakad

38 A gerincvelő károsodásának következményei 2.: vegetatív idegrendszer Thoracalis 6 feletti károsodás esetén: - szimpatikus tónus elvesztése (hypotensio, bradycardia) - vizeletürítési és székelési reflex kiesése (spinalis shock kezdete) Vegetatív dysreflexia (3-6 hét): - hypertensio, izzadás, fejfájás - ürítési funkciók feletti akaratlagos kontroll elveszik, de a reflex visszatér (hyperreflexia lehet) n. Intermediolateralis szegmentális károsodás: kipirult, száraz bőr