Egészségügy | Felsőoktatás » Dr. Eke András - Receptor fiziológia és szomatoszenzoros működés, ébresztés, EEG, alvás ébrenlét ciklus

Receptor-fiziológia és szomatoszenzoros működés Ébresztés, EEG, alvás–ébrenlét-ciklus Dr. Eke András, egyetemi docens Esszékérdések 1. A receptropotenciál kialakulásának folyamata mechanoreceptorok esetében: az ingerbehatástól az akciós potenciál keletkezéséig.  Az érzékelés lényegi mozzanata az energiaátvitel (transzdukció), melynek során az inger behatására a receptorsejt membrántulajdonsága megváltozik.  Minden receptornak ún. adekvát ingere van Adekvát ingernek nevezzük az energiának azt a fajtáját, melyből már egy minimálisan elégséges mennyiség is kiváltja a receptorra jellemző ingerület-leadást, és előidézi a receptor által kódolt modalitásra jellemző érzetet.  A mechanoreceptorok számára nyilvánvalóan az adekvát inger valamely mechanikai behatás, amely a mikrokörnyezet alakváltozását idézi elő.  A mechanikus ingerek érzékelését gyorsan, és lassan adaptálódó mechanoreceptorok végzik.

Felépítésük, működésük valamint elhelyezkedésük alapján képesek a mechanikai ingerek sokaságából szubmodalitások kiválasztására és kódolására.  Az energia-transzdukció két lépésben történik. Első lépésben az ingerlő energia kapcsoltba lép a receptorsejt membránjával, és annak ionpermeabilitását megváltoztatja.  Egy mechanoreceptor ingerlése a receptor centrumában található idegvégződés membránját deformálja (széthúzza), ami a membrámpermeabilitást megnövelve (ioncsatorna nyílik meg) a legközelebbi Ranvier-féle befűződés irányában lokális ionáramot generál.  Ezt az elsődleges helyi választ, receptorpotenciálnak (RP) nevezzük.  A receptorpotenciál az inger hatására a receptor transzducer régióján jelenik meg és terjed át a proximálisan elhelyezkedő akciós potenciál generáló régióra.  Amennyiben a receptorpotenciál meghaladja a receptor membránjára jellemző küszöbpotenciál

értékét, akkor a receptor sejtmembránjának egy proximálisabb részén (generátor régió) kialakul az akcióspotenciál (AP).  Minél nagyobb az ingerintenzitás, annál nagyobb a RP amplitúdója és így az AP-sorozat frekvenciája is. I és RP közötti összefüggést a Steven-féle hatványtörvény írja le: V RP =k(I-I 0 )n, ahol V RP a receptorpotenciál, I az ingerintenzitás, I 0 a küszöbintenzitás, n egy adott modalitásra jellemző konstans.  A bőr mechanoreceptorai (n<1) igen érzékenyek kis energiatartományokban, és így igen alkalmas finom mechanikai ingerek detektálására. 2. Mechanikus ingerek érzekelése: receptoroktól a kérgi feldolgozásig  A bőr taktilis receptorai felületesen az epidermisben, az epidermis-dermis határon, továbbá mélyen a subcutisban helyezkednek el.  A subcutis két jellemző receptora a gyorsan adaptálódó Vater-Pacini-test és a lassan adaptálódó Ruffini-test. Mindkettő receptív mezője a többi

mechanoreceptorhoz képest nagy  A testfelszín „szőrös” és „nem szőrös” részre osztható, aminek a szőrtüsző receptor denzitás miatt van jelentősége. Ezeket a receptorokat a szőrzálak elmozdulása hozza ingerületbe  A nem szőrös bőr receptorai a finom taktilis információkban nélkülözhetetlenek. A két fő receptor felületesen helyezkedik el. A Meissner-test gyorsan, a Merkel-test lassan adaptálódó receptor Mindkettő receptív mezeje kicsiny.  A mechanoreceptorokban A/D-konverzió történik, melynek mechanizmusát lásd az 1. kérdésben  A primer afferentáció jellemzően gyorsan vezető, Aβ-rostokon keresztül éri el a geroncvelő hátsó szarvi belépését, majd kapcsolódik a HK-LM-rendszerhez. Meg kell azonban jegyezni, hogy a durva taktilis szenzáció C-típusú rostokon, az AL-rendszeren keresztül szállítódik.  A HK-LM rendszerhez tartozó promer afferens neuronok centrális axonjai a gerincvelőbe való belépésük

és elágazódásuk után a hátsó köteg felszálló pályáit alkotják.  A HK zömmel azonos oldalról jövő taktilis és proprioceptív információkat szállít.  A HK-rendszert már a gerincvelőben szigorú szomatotópia jellemzi, az alacsonyabb gerincvelői szinten belépő afferenseket a felsőbb szinteken belépők mediális irányba szorítják, ezért a hátsó kötegben a topológiai viszonyokat tükröző szenzoros homunculus helyzete lábbal a középvonal irányába mutat, a HK-magvakkal a felépülése a nyakkal zárul.  Az első átkapcsolódás a nyúltvelő caudális részében elhelyezkedő nucleus cuneatusban és nucleus gracilisban történik, az innen kilépő szekunder afferensek a lemniscus medialis rendszert alkotva átkereszteződnek.  A LM-rendszerhez csatlakozik a n. trigeminus beidegzési területének másodrendű afferens axonjai is, miközben a caudálisabb pályaterület szomatotópiája nem borul fel.  A LM a thalamus relémagjaihoz,

a nucleus ventralis posterior különböző részeihez húzódnak.  Mivel az egyes modalitások és submodalitások az átkapcsolódás szintjén nem keverednek, hanem vonalspecifikusan terjednek a primer somatosenzoros kéregig, így a szomatotópia végig követhető.  Az átkapcsolódás területén a primer afferens neuron jó hatásfokkal kapcsolódik át a következő neuronra, ami azt jelenti, hogy egyetlen primer afferens axon ingerülete képes a szekunder neuronon AP-t kiváltani.  Ugyanakkor kollaterálisok útján gátló interneuronokhoz is ad le ingerületet, mely gátlás valamely szomszédos reléneuron aktivitását gátolja (feed-forward gátlás), míg a szekunder neuronból jövő kollaterális visszakanyarodva, ugyancsak a szomszédos reléneuronon hoz létre gátlást (feed-back gátlás).  Az eredmény: a receptív mező központjában lévő ingerület akadálytalanul továbbítódik felfelé, de a széli ingerületet a gátlás akadályozza (széli

gátlás). Ez a hatás fokozza a diszkriminációt  Disztális gátlásról beszélünk, amikor a magasabb idegrendszer szintek efferensekkel visszanyúlva képesek a befutó ingerület továbbítását gátolni. A szomatoszenzoros rendszerben a receptorműködés nem áll központi szabályozás alatt.  A thalamus projekciós magvaiból a tercier neuronok a parietális kéreg gyrus postcentrálisban elhelyezkedő primer szomatoszenzoros kéreg (S-I) neuronjaihoz jut fel.  Maga a kéreg a sulcus centrális felől hátrafelé haladva négy Brodmann-areából áll: 3a, 3b, 1 és 2.  A thalamus relémagjaiból a rostok szubmodalitások szerint szervezve a 3a és 3b areákba futnak be, és onnan kapcsolódnak át az 1-es és 2-es areákba.  A kéreg bemenete a thalamus relémagjainak projíciója. A szekunder szomatoszenzoros kéreg (S-II) bemenete az S-I-ből érkezik, az S-I sérülése után az S-II-ben nincs elelktrofiziológiailag kimutatható szenzoros működés.

 A HK-LM rendszer egészen a kérgi reperezentációig megtartja szomatotópiáját, így az S-I felszínén leképezhető a testfelszín (szenzoros homunculus). A reperezentáció nem a bőrfelület nagyságával, hanem a receptordenzitással arányos.  Az egyes Brodmann-areákban más és más szenzoros modalitás dominál. A 3a zömmel az izomorsókból (proprioceptio), a 3b a bőrreceptorokból, a 2-es area a mély nyomásérző, végül az 1-es area a gyorsan adaptálódó felületes receptorokból kapja az ingerületet.  A szomatoszenzoros kéreg columnákba rendezett neuronokból és azok vertikális összeköttetéseiből épül fel. Egy-egy oszlop a felszíntől a fehérállományig 6 réteget tartalmaz  Egy-egy oszlop egy-egy receptorféleség ingerületét dolgozza fel. Van olyan oszlop, amely egy bőrterület Meiddner-féle gyorsan adaptálódó, van olyan, amelyik a Merkel-típusú lassan adaptálódó receptoroktól kapja az ingerületet.  Az oszlopokban a

4. réteg kapja a thalamuból az afferentációt, a kifutó axonok a 2-3, valamint az 5-6 rétegekből részben a többi kéregrészhez, részben a subcorticális struktúrákhoz mennek.  A kérgi feldolgozásban viszonylag egyszerű feladat meghatározni, hogy a testfelszínt hol, milyen erős, és mennyi ideig tartó mechanikai inger érte.  Nehezebb azonban a finom részletek analízise, pl. hogy milyen egy érintett anyag textúrája, milyen az alakja (stereognosis), mekkora a tárgy, milyen irányban, mekkora sebességgel mozdul el a bőrfelülethez képest.  Ehhez a felületes és mély bőrreceptorokból, az izmok proproceptoraiból jövő összes ingerület analízise szükséges, mely feladatot az 1-es és 2-es area végzi.  Valamennyi area kap thalamicus afferentációt, de az 1-es és 2-es area zömmel a 3a és 3b mezőn keresztül kapja, s az információk ezen területekben válnak érzetté.  Az 1-es és 2-es area neuronjain a különböző szubmodalitások

konvergálnak, az egyes neuronok aktiválásához komplex ingerek szükségesek, mint pl. egy tárgy megfogása  Egyes neuronok csak magát a mozgás tényét regisztrálják, míg mások már irányspecifikusak. Az ilyen neuronok először az 1-es, és nagyobb számban a 2-es areában jelennek meg, teljesen hiányoznak viszont a 3-as areákból; az elmozdulásérzékeny neuronok működtetéséhez azonban a 3-as areákból jövő afferentáció nélkülözhetetlen.  A konvergencia következtében az egyes neuronok receptív mezeje a 3-areákban a legkisebb, majd az 1-es areán keresztül a 2-ig fokozatosan növekszik.  Érthető, hogy az 1-es, 2-es areák sérülése a komplex ingerek érzetkiesését okozza (stereognosis, graphestaezia kiesése).  A HK-LM-rendszer felszállása közben kópiaszerű elágazásokat az a cerebellumhoz, ami a proprioceptív információk miatt nélkülöhetetlen a testhelyzet stabilitásának, a mozgás összerendezettségének

megtartásához.  Amennyiben ezen kollaterálisok sérülnek, ataxia jön létre. 3. Hőingerek érzekelése: receptoroktól a kérgi feldolgozásig  A hő érzékelését a bőrben kétféle receptorféleség, a hideg- és melegreceptorok végzik. Ezek Aδ és C csoportba tartozó szabad idegvégződések, melyek AP-leadása statikus ingerlés esetén eltérő eloszlást mutat.  Neutrális hőmérsékleti tartományban egyaránt spontán kisülést és teljes adaptációt mutatnak, ezért kellemes hőmérséklet mellett nem alakul ki folyamatos hőérzet.  A receptorok dinamikus válaszai egymás tükörképei: a hőmérséklet csökkenésére a hideg receptorok válasza átmenetileg nő, a melegreceptoroké csökken, a hőmérséklet emelkedésével pedig épp fordítva.  Észre kell venni, hogy a hidegreceptorok a neutrális hőmérsékleti tartomány alatti hőmérsékletértékekre azonos kisülési frekvenciával reagálnak, ezért a frekvenciaváltozás nem

kódolhat hőmérsékletválozást.  Ezért a hidegreceptorok válasza „burst-jellegű”, minél hidegebb a környezet, annál több a burst.  A hőérzetet befolyásolja a megérintett tárgy anyagi minősége is; azonos hőmérsékletű fém tárgy hidegebbnek tűnik, mint a fa, mivel a nagyobb hővezető képessége révén több hőt von el a bőrtől.  A bőr hőmérséklete is befolyásolja a hőérzetet, mert a hőreceptorok válasza a hőbehatásra tranziens jellegű, így a 35 oC-os hőmérsékletet hidegnek érezzük, ha a bőrünk 40 oC-os, míg melegnek, ha az 30 oC-os.  A 45-49 oC közötti tartományban a hideg- és fájdalomreceptorok leadása fokozódik, ezért a forró érzet kialakulása előtt paradox hideg- és fájdalomérzés jelentkezik.  A hőmérsékleti afferentáció a gerincvelő AL-rendszerében száll felfelé.  A hátsó gyökérbe belépő Aδ- és C-rostok a gerincvelő hátsó szarvának felületes zónáiban, az I. és II.

laminában (ez utóbbi a substantia gelatinosa), az Aδ-rostok pedig még a mélyebben fekvő V zónában is végződnek.  Az afferensek a felszálló pályák neuronjaira két módon csatolódnak át. Az egyik lehetőség, hogy a primer afferens rost a hátsó szarvban közvetlenül szinaptizál a felszálló neuronnal. A másik lehetőség az, hogy a promer afferens rost interneuronnal szinaptizál, és ezen utóbbi képez szinapszist a felszálló neuronnal.  A felszálló rostok két nagyobb csoportot képeznek: az egyiken kizárólagosan a magas ingerküszöbű nociceptív primer afferensek (Aδ és C) végződnek (nociceptívspecifikus felszálló pálya); a másikon egyaránt végződnek magas ingerküszöbű nociceptív és alacsony ingerküszöbű Aβ mechanoreceptor afferensek (széle dinamikus sávú neuronok multimodális pálya).  Az átkapcsolódás után a pályák nagy része átkereszteződik, míg kisebb része a belépés oldalán halad felfelé;

mindkét típus az anterolaterális kötegben fut.  A rostok nagy része a spinothalamicus pályát képezve a nyúltvelőn, a hídon és a mesencephalonon átfutva a thalamusban végződik. Ezek a rostok mind keresztezettek  A tractus spinothalamicus filogenetikailag két részre oszható.  A tractus palaeospinothalamicus a thalamus nem specifikus magrendszeréhez tartozó intralamináris magjaiban végződik; az átkapcsolódásból származó rostok az agykéreghez futnak.  Ez nem képes finom diszkriminációra és lokalizációra. Az itt továbbított ingerek a rosszul definiálható tudatosulás mellett általános fájdalmi reakciókat váltanak ki.  A tractus neospinothalamicus a thalamus specifikus projekciós magjaiban végződik, majd átkapcsolódás után bilaterális információt jelentenek a kéreg számára. Itt történik a finom lokalizáció, és a mennyiségi analízis.  A VPL területén csatlakoznak át a törzsből és végtagokból eredő

afferentációk, míg a VPM-ben a trigeminus ellátási területéről érkezők.  A harmadik lehetőség az afferentáció útjára a tractus spinomesencephalicus, amely a középagy substantia grisea centrálisában (periaquaeductális terület) végződik, majd innen a hypothalamuson keresztül a limbikus rendszerbe projíciál.  A hőmérséklet érzetnek nincs szomatotópiás kérgi lokalizációja, a primer szomatoszenzoros kéreg kiterjedt sérülése sem jár a hőérzet kiesésével. 4. Nociceptív ingerek érzekelése: receptoroktól a kérgi feldolgozásig  A szöveti károsodással járó nociceptív ingereket Aδ- és C-csoportokba tartozó szabad idegvégződések veszik fel. Ezek ingerülete fájdalommal jár, mely vitális jelentőségű, hiszen tudatosulás esetén felhívja az élőlény figyelmét a folyamatban lévő, szöveti károsító folyamatra.  Az adekvát inger potosan nem ismert, valószínűleg a sejtkárosodással az interstitiumba

kerülő kémiai anyagok (hisztamin, bradykinin) váltják ki a választ.  A nociceptorok jellemzője, hogy szabad idegvégződések, és nincsen jelátalakító burkuk.  A nociceptorok ingerülete a károsító inger intenzitásával exponenciálisan nő, melynek oka ezen receptorok szenzitizációjában, az ingerbehatásra bekövetkező érzékenységükben keresendő.  Ennek egyik mechanizmusa az, hogy a sejt szétesésével proteolítikus enzimek kerülnek az intestitumba, és a keringő γ-globulinokból bradykinint hasítanak le.  Ezek a szabad idegvégződések membránjához kötődve másodlagos hírvivő mechanizmusokon keresztül az idegvégződést érzékenyebbé teszik.  A károsító folyamata előrehaladtával ez önerősítő jelleggel folytatódik (circulus vitiosus), mely magyarázza a nociceptív ingerület-leadás exponenciális fokozódását és azt, hogy kismértékű ingerintenzitás növekedés a fájdalom jelentős fokozódásával jár.  A

fájdalmas területre jellemző négyes a „rubor-tumor-calor-dolor”. A károsító inger által keltett primer ingerületi folyamat az ingerlés helyétől antidrómos irányban terjed a szomszédos szabad idegvégződésekhez (axon reflex), ahol P-anyag és calcitonin gene-related peptid (CGRP) felszabadulását idézi elő.  Ezen anyagok kapillárisdilatációt okoznak (rubor, calor), és megnövelik a kapillárisok permeabilitását (tumor).  A nociceptív afferentáció a gerincvelő AL-rendszerében száll felfelé.  A hátsó gyökérbe belépő Aδ- és C-rostok a gerincvelő hátsó szarvának felületes zónáiban, az I. és II. laminában (ez utóbbi a substantia gelatinosa), az Aδ-rostok pedig még a mélyebben fekvő V zónában is végződnek.  Az afferensek a felszálló pályák neuronjaira két módon csatolódnak át. Az egyik lehetőség, hogy a primer afferens rost a hátsó szarvban közvetlenül szinaptizál a felszálló neuronnal. A másik

lehetőség az, hogy a promer afferens rost interneuronnal szinaptizál, és ezen utóbbi képez szinapszist a felszálló neuronnal.  A felszálló rostok két nagyobb csoportot képeznek: az egyiken kizárólagosan a magas ingerküszöbű nociceptív primer afferensek (Aδ és C) végződnek (nociceptívspecifikus felszálló pálya); a másikon egyaránt végződnek magas ingerküszöbű nociceptív és alacsony ingerküszöbű Aβ mechanoreceptor afferensek (széles dinamikus sávú neuronok multimodális pálya).  Az átkapcsolódás után a pályák nagy része átkereszteződik, míg kisebb része a belépés oldalán halad felfelé; mindkét típus az anterolaterális kötegben fut.  A gerincvelő szerveződésére jellemző, hogy a projekciós neuronokon mind a bőr, mind pedig a zsigeri nociceptorokból származó primer afferensek konvergálnak.  Mivel a magasabb központi idegrendszeri szintek (thalamus, agykéreg) nem különíti el azt a helyet, ahol a

fájdalom ténylegesen keletkezett attól a bőrterülettől, amelyiknek az afferensei a neuronjaikon konvergálnak, azért a fájdalmat nem a megtámadott zsigeri szervben, hanem a test meghatározott helyén, kisugárzó fájdalomérzet formájában érzékeljük.  A kisugárzó fájdalom lokalizációja jellemző arra a szervere, amelyben a nociveptív ingerület keletkezett. Ezen területek tipikus megjelenési helyeit Head-zónáknak nevezzük  A rostok nagy része a spinothalamicus pályát képezve a nyúltvelőn, a hídon és a mesencephalonon átfutva a thalamusban végződik. Ezek a rostok mind keresztezettek  A tractus spinothalamicus filogenetikailag két részre osztható.  A tractus palaeospinothalamicus a thalamus nem specifikus magrendszeréhez tartozó intralamináris magjaiban végződik; az átkapcsolódásból származó rostok az agykéreghez futnak.  Ez nem képes finom diszkriminációra és lokalizációra. Az itt továbbított ingerek a

rosszul definiálható tudatosulás mellett általános fájdalmi reakciókat váltanak ki.  A tractus neospinothalamicus a thalamus specifikus projekciós magjaiban végződik, majd átkapcsolódás után bilaterális információt jelentenek a kéreg számára. Itt történik a finom lokalizáció, és a mennyiségi analízis.  A VPL területén csatlakoznak át a törzsből és végtagokból eredő afferentációk, míg a VPM-ben a trigeminus ellátási területéről érkezők.  A nociceptív információ tehát párhuzamos utakon éri el a feldolgozó agykérget. A mai napig nem sikerült az agykéregben a nociceptiónak olyan szomatotópiás elrendezését felfedezni, mint pl. a szomatoszenzoros cortexben van. A primer szomatoszenzoros kéreg kiterjedt sérülése sem jár a fájdalom kiesésével.  A fájdalomérzet kialakításához nem szükséges az agykéreg! Az agykéreg a fájdalmi információk diszkriminatív, értelmező feldolgozását végzi.  A

thalamus működése adja a fájdalom eredendően negatív emocionális töltetét. Így érthető, hogy a thalamus sérülése esetén az ellenkező testfélre lokalizált, rendkívül heves, kellemetlen jellegű, fájdalmas állapot kialakulását eredményezheti tényleges fájdalmas inger jelenléte nélkül (thalamus syndroma; centrális fájdalom).  A hátsó szarv mélyebb rétegeiből futó nociceptív pályák a tractus spinoreticularist képezik: a rostok nagy része keresztezett, kisebb része keresztezetlen.  A formatio reticularisban való átkapcsolódás után érik el a thalamust; ez filogenetikailag még a tractus palaelospinothalamicusnál is ősibb pálya.  A harmadik lehetőség az afferentáció útjára a tractus spinomesencephalicus, amely a középagy substantia grisea centrálisában (periaquaeductális terület) végződik, majd innen a hypothalamuson keresztül a limbikus rendszerbe projíciál.  A nociceptív pályák kollaterálisokat adnak az

agytörzs, és magasabb idegrendszeri struktúrák azon részéhez, amelyek az általános ébrenléti és figyelmi szintet szabályozzák. 5. A thalamus szenzoros működése  A thalamus szenzoros funkcióját az adja, hogy mind a HK-LM rendszer, mind pedig az ALrendszer számára átkapcsolódó állomást jelent.  A HK-LM-rendszerben aszcendáló jelek thalamikus átkapcsolódását precíz szomatotópia jellemzi.  A fej területéről származó információ dominánsan a VPM-be, míg a test egyéb területeiről a VPLbe vetülnek a n. trigeminus illetve a lemniscus medialis szekunder afferensei  A legcaudálisabb területek a VPL laterális részébe, a váll és a kéz a VPL mediális részébe, a kéz proximális része a VPM laterális részébe, míg a fej a VPM centrális részébe, a száj körüli részek a VPM legmediálisabb részébe vetül.  Látható hogy a testfelszin caudo-craniális iránya a thalamusban latero-mediális irányban képeződik le.

 A thalamikus neuronok receptív mezeje kisméretű, vagy a primer vagy a szekunder neuronénak felel meg és a rendszer kereszteződése (LM magasságávan) miatt az ellenoldali testfélre lokalizálódik.  Az AL-rendszer szintén kontralaterálisan a thalamusba projíciál. A paleospinothalamicus pálya diffúzan a nem specifikus magvakba, míg a neospinothalamicus pálya lokalizáltan a specifikus magvakba (VPL és VPM).  A fájdalomérzet kialakításához nem szükséges az agykéreg! Az agykéreg a fájdalmi információk diszkriminatív, értelmező feldolgozását végzi.  A thalamus működése adja a fájdalom eredendően negatív emocionális töltetét. Így érthető, hogy a thalamus sérülése esetén az ellenkező testfélre lokalizált, rendkívül heves, kellemetlen jellegű, fájdalmas állapot kialakulását eredményezheti tényleges fájdalmas inger jelenléte nélkül (thalamus syndroma; centrális fájdalom). 6. A primér szenzoros kéreg

organizációja és működése  A thalamus projekciós magvaiból a tercier neuronok a parietális kéreg gyrus postcentrálisban elhelyezkedő primer szomatoszenzoros kéreg (S-I) neuronjaihoz jut fel.  Maga a kéreg a sulcus centrális felől hátrafelé haladva négy Brodmann-areából áll: 3a, 3b, 1 és 2.  A thalamus relémagjaiból a rostok szubmodalitások szerint szervezve a 3a és 3b areákba futnak be, és onnan kapcsolódnak át az 1-es és 2-es areákba.  A kéreg bemenete a thalamus relémagjainak projíciója. A szekunder szomatoszenzoros kéreg (S-II) bemenete az S-I-ből érkezik, az S-I sérülése után az S-II-ben nincs elektrofiziológiailag kimutatható szenzoros működés.  A HK-LM rendszer egészen a kérgi reperezentációig megtartja szomatotópiáját, így az S-I felszínén leképezhető a testfelszín (szenzoros homunculus). A reperezentáció nem a bőrfelület nagyságával, hanem a receptordenzitással arányos.  Az egyes

Brodmann-areákban más és más szenzoros modalitás dominál. A 3a zömmel az izomorsókból (proprioceptio), a 3b a bőrreceptorokból, a 2-es area a mély nyomásérző, végül az 1-es area a gyorsan adaptálódó felületes receptorokból kapja az ingerületet.  A szomatoszenzoros kéreg columnákba rendezett neuronokból és azok vertikális összeköttetéseiből épül fel. Egy-egy oszlop a felszíntől a fehérállományig 6 réteget tartalmaz.  Egy-egy oszlop egy-egy receptorféleség ingerületét dolgozza fel. Van olyan oszlop, amely egy bőrterület Meiddner-féle gyorsan adaptálódó, van olyan, amelyik a Merkel-típusú lassan adaptálódó receptoroktól kapja az ingerületet.  Az oszlopokban a 4. réteg kapja a thalamuból az afferentációt, a kifutó axonok a 2-3, valamint az 5-6 rétegekből részben a többi kéregrészhez, részben a subcorticális struktúrákhoz mennek.  A kérgi feldolgozásban viszonylag egyszerű feladat meghatározni, hogy a

testfelszínt hol, milyen erős, és mennyi ideig tartó mechanikai inger érte.  Nehezebb azonban a finom részletek analízise, pl. hogy milyen egy érintett anyag textúrája, milyen az alakja (stereognosis), mekkora a tárgy, milyen irányban, mekkora sebességgel mozdul el a bőrfelülethez képest.  Ehhez a felületes és mély bőrreceptorokból, az izmok proproceptoraiból jövő összes ingerület analízise szükséges, mely feladatot az 1-es és 2-es area végzi.  Valamennyi area kap thalamicus afferentációt, de az 1-es és 2-es area zömmel a 3a és 3b mezőn keresztül kapja, s az információk ezen területekben válnak érzetté.  Az 1-es és 2-es area neuronjain a különböző szubmodalitások konvergálnak, az egyes neuronok aktiválásához komplex ingerek szükségesek, mint pl. egy tárgy megfogása  Egyes neuronok csak magát a mozgás tényét regisztrálják, míg mások már irányspecifikusak. Az ilyen neuronok először az 1-es, és nagyobb

számban a 2-es areában jelennek meg, teljesen hiányoznak viszont a 3-as areákból; az elmozdulásérzékeny neuronok működtetéséhez azonban a 3-as areákból jövő afferentáció nélkülözhetetlen.  A konvergencia következtében az egyes neuronok receptív mezeje a 3-areákban a legkisebb, majd az 1-es areán keresztül a 2-ig fokozatosan növekszik. Érthető, hogy az 1-es, 2-es areák sérülése a komplex ingerek érzetkiesését okozza (stereognosis, graphestaezia kiesése). 7. A szomatotópia jelentősége a szenzórium működésében  A szomatikus szenzációk a receptoroktól jellemzően Aβ rostokon keresztül szállítódnak, de a durva, mély tapintás érzete C-típusú rostokon is szállítódhat.  Az Aβ-rostok a gerincvelőben a HK-LM-rendszeren keresztül projíciálnak a központi feldolgozó terület felé.  A HK-rendszert már a gerincvelőben szigorú szomatotópia jellemzi, az alacsonyabb gerincvelői szinten belépő afferenseket a

felsőbb szinteken belépők mediális irányba szorítják, ezért a hátsó kötegben a topológiai viszonyokat tükröző szenzoros homunculus helyzete lábbal a középvonal irányába mutat, a HK-magvakkal a felépülése a nyakkal zárul.  Az első átkapcsolódás a nyúltvelő caudális részében elhelyezkedő nucleus cuneatusban és nucleus gracilisban történik, az innen kilépő szekunder afferensek a lemniscus medialis rendszert alkotva átkereszteződnek.  A LM-rendszerhez csatlakozik a n. trigeminus beidegzési területének másodrendű afferens axonjai is, miközben a caudálisabb pályaterület szomatotópiája nem borul fel.  A HK-LM rendszer egészen a kérgi reperezentációig megtartja szomatotópiáját, így az S-I felszínén leképezhető a testfelszín (szenzoros homunculus). A reperezentáció nem a bőrfelület nagyságával, hanem a receptordenzitással arányos.  Az egyes Brodmann-areákban más és más szenzoros modalitás dominál. A 3a

zömmel az izomorsókból (proprioceptio), a 3b a bőrreceptorokból, a 2-es area a mély nyomásérző, végül az 1-es area a gyorsan adaptálódó felületes receptorokból kapja az ingerületet.  A szomatotópiának a szenzoros működésben a különböző neurológiai károsodások diagnosztikájában van szerepe.  Fontos megjegyezni, hogy a finom szenzoros működések a HK-LM rendszeren keresztül projíciálnak, míg a durva tapintás, fájdalommal határos mechanikai ingerek az AL - tractus spinothalamicuson keresztül.  Ennek megfelelően gerincvelői laesio fizikálisan is vizsgálható a különböző érzéskvalitások vizsgálatán keresztül.  Finom- és durva érzéskvalitások együttes kiesése csak totális harántlaesio esetében jelentkezhet.  Ugyanakkor mivel tudjuk, hogy a HKLM rendszerbe a caudo-craniális irányban belépő rostok mind egyre marginálisabban helyezkednek el, a megfelelő testmagasságban végzett szenzoros vizsgálatokkal is

utalhatunk a gerincvelői pálya érintettségére.  Az a tény, hogy a szomatotópia a szenzoros kéreg felszínén is megtartott (szenzoros homunculus), lehetőséget ad az agyi sérülések fizikális diagnosztikájára is. A szenzoros kéreg sérülésének lokalizációjára utalhat a szomatotópiából adódó testfelszín érzésdeficitje. 8. A sugárzó fájdalom kialakulásának mechanizmusa és jelentősége  A nociceptorok afferentációja Aδ- és C-típusú rostokon keresztül szállítódik. A felsőbb feldolgozó központok felé az anterolaterális tractus spinothalamicuson keresztül projíciál.  A gerincvelő szerveződésére jellemző, hogy a projekciós neuronokon mind a bőr, mind pedig a zsigeri nociceptorokból származó primer afferensek konvergálnak.  Mivel a magasabb központi idegrendszeri szintek (thalamus, agykéreg) nem különíti el azt a helyet, ahol a fájdalom ténylegesen keletkezett attól a bőrterülettől, amelyiknek az

afferensei a neuronjaikon konvergálnak, azért a fájdalmat nem a megtámadott zsigeri szervben, hanem a test meghatározott helyén, kisugárzó fájdalomérzet formájában érzékeljük.  A kisugárzó fájdalom lokalizációja jellemző arra a szervere, amelyben a nociveptív ingerület keletkezett. Ezen területek tipikus megjelenési helyeit Head-zónáknak nevezzük  A klinikumban a Head-zónáknak van jelentőségük, tehát annak a ténynek, hogy meghatározott szervből érkező fájdalomérzet meghatározott testfelszínre sugárzik ki. Ilyen típusos Head zóna pl szívizominfarktusban a bal váll és bal kar területe, vagy acut pancreatitisben a jobb hypoyhondrium, illetve az epigastrium magasságában lévő övszerű terület.  Ennek megfelelően a fizikális diagnosztikában nyújt segítséget a sugárzó fájdalom. 9. A fájdalom endogén kontrollja  Az idegrendszer a nociceptív ingerek útját, a fájdalom tudatosulását a szinaptikus

átkapcsolások különböző szintjein képes kontrollálni.  A fájdalmat mérséklő vagy teljesen megszűntető hatást nevezzük analgetikus hatásnak, míg a fájdalommentes állapotot analgaesiának.  Leszálló analgetikus pályák.  Elsősorban a periaquaeductális szürkeállomány, a thalamus egyes területei, valamint a capsula interna mélyelektródos ingerlése csökkenti a fájdalmi reakciókat úgy, hogy a mechano- és termikus receptorokból jövő ingerületeket a beteg változatlanul érzékeli.  A pálya központi részét képezik azok a monoaminerg (serotoninerg és noradrenerg) neuronok, amelyek a gerincvelőben gátolják az ingerületátadást a felszálló nociceptív pályákra. Ezt a rendszert gátolják a rajtuk végződő GABA-erg neuronok.  A GABA-erg neuronokon végződnek végződnek azok az opiátszenzitív gátló neuronok, amelyeknek az ingerlése az analgetikus hatásért felelős; az ingerlés tehát nem más, mint a leszálló

aminerg pályák felszabadítása a tónusos GABA-eg gátlás alól, gátlásoldás.  Gerincvelői opioid neuronok.  A leszálló analgetikus pályák olyan neuronokon végződnek, amelyek transzmitterei részben praeszinaptikusan gátolják a primer afferens nociceptorok transzmitterleadását, részben pedig postszinaptikusan gátolják a spinothalamicus pálya neuronjait.  Ezen interneuronok helyi aktiválása opioidokkal ugyanolyan hatást váltanak ki, mint a leszálló analgetikus pályák aktivációja.  Tehát az opiátok két szinten fejtik ki a hatásukat.  Opoioidok.  A morfin és a hozzá hasonló természetes és szintetikus alkaloidok a neuronok membránján lévő opiátreceptorokhoz (μ-, δ- és κ) kötődve hatnak. A különböző receptorok affinitása az egyes ligandok iránt, és szerkezete eltérő.  Az endogén opioid peptidek három csoportba oszthatók: enkefalinok, proopiomelanokortin peptidek (endorfinok) és a dinorfinok.  A POMC

eredetű opioidoknak szerepük van a stressz-analgaesiában.  Fájdalom-reflexek.  A nociceptív receptorok ingerülete szomatikus és vegetatív reflexeket vált ki. A nocicptív flexor reflex gerincvelői szintet integrálódik: spinális állapotban is létrejön. Ugynakkor corticális befolyással módosíthatók.  A mély struktúrákból kiinduló nociceptív impulzusok a környező vázizomzat tartós kontrakcióját váltják ki („defense musculaire”).  Nociceptív ingerek vegetatív reflexeket is kiváltanak, melyek a fájdalom mélységétől, erejétől függően lehetnek sympaticus vagy parasympathicus tónusúak.  Centrális fájdalom.  Ahhoz, hogy a nociceptív afferentáció csak normális mértékű fájdalomérzetet váltson ki, elengedhetelen az analgetikus pályarendszerek épsége.  Ha a pályák cerebrális laesiot követően valahol megszakadnak, a fájdalomérzet jelentősen felerősödik, kismértékű nociceptio is tűrhetetlen

fájdalmat válthat ki (pl. thalamus-syndroma) 10. Hogyan alakulnak ki az EEG-ban rögzített potenciálok?  Az agy működése elektromos tevékenységének regisztrálásával követhető. Az elektromos tevékenységet regisztrálhatjuk a fejbőrre helyezett elektródokkal, vagy az agy felszínén (fieldvagy mező-potenciál) illetve intracelluláris elektródokkal (unit- vagy egység-potenciál).  Az agykéregbe érkező szenzoros jel az agykéreg felszínén átmeneti potenciálváltozást hoz létre, melyet a kérgi felszín alatti dendritek posztszinaptikus potenciáljának összegződése, és nem a beérkező senzoros AP-ok hoznak létre.  Izolált primer kiváltott potenciált a primer szenzoros kéregterület felett lehet regisztrálni. Ez alkalmas az agykéreg szenzoros feltérképezésére.  Kiváltott potenciál a primer területek környezetéből, illetve ettől távolabb is elvezethető (másodlagos kiváltott potenciál), melyet azonban nem a primer

potenciál intrakortikális terjedése, hanem thalamicus aspecifikus projekciók hoznak létre.  Ez lassúbb lefutású, és így az elsődleges potenciál mintegy beleolvad annak kezdeti fázisába.  A kiváltott potenciálok az EEG-jelekkel azonos nagyságrendű, és kialakulási mechanizmusukat tekintve is hasonló jelek. Ezek a hullámok beleépülnek az EEG-be  Az agy nem csak specifikus afferentációval kiváltható elektromos válaszra képes, hanem folyamatos, spontán elektronos aktivitást is mutat, melyet a fülcimpához, mint referenciához viszonyítva a hajas fejbőrre helyezett elektródokkal, és kellően nagy erősítéssel regisztrálni lehet (EEG).  A feszültségingadozások nagyságrendje μV-os, tehát nagyságrenddel kisebb a biológiai membránok mV-os nagyságrendű nyugalmi és akciós potenciáljánál.  Egy-egy elektróda több ezer kolumna aktivitását regisztrálja. Az EEG-hullámok amplitúdója és frekvenciája az agy funkcionális

állapotával változik. Minél kisebb az agyi működés éberségi szintje, annál szinkronizáltabb az agyi elektromos tevékenység, annál nagyobb az amplitúdó és kisebb a frekvencia.  Nagyon nagy amplitúdójú hullámtevékenység kóros, és jelzi, hogy igen nagy agykérgi területekre terjed ki a normálisnál nagyobb mérvű szinkronizáció. Ezek a hullámok általában egyes EEGelvezetésekben (fokálisan) jelentkeznek  Fentieknek megfelelően az EEG-ben tükröződő agyi elektromos tevékenység nem az agykérgi neuronok AP-sorozatainak összege.  Eredete a thalamusból az agykéreg felső rétegeibe érkező aspecifikus projíció által a kérgi sejttestek dendritjein és sejttestjein kialakuló fluktuáló dipólusokban keresendő, amelyek az agykéregben a felszínre merőleges irányú, passzív extracelluláris ionáramokat keltenek.  A legkülső, I-es lamina szinte csak a piramissejtek dendritfáiból áll össze. A dendritek lehetnek vezető

nyúlványok, de tovaterjedő „minden vagy semmi” AP-t általában nem hoznak létre.  Amint az egyes sejtek dendritjein a serkentő és a gátló végződések aktiválódnak, áram folyik be és ki ezeken az áramforrásokon, valamint a dendritnyúlványok más részein és a sejttesten át.  A sejt-dendrit kölcsönhatás ezért egy állandóan változó dipólnak fele meg. Várható, hogy az ebben a dipólban folyó áram a térfogati vezetőben hullámszerű potenciálokat hoz létre.  Ha a dendritek aktivitásának összege a sejtekhez viszonyítva negatív, akkor a sejt hipopolarizált állapotban van, és fokozott az ingerlékenysége; ha pozitív, a sejt hiperpolarizált, és kevésbé ingerlékeny. 11. Az alvás–ébrenlét-ciklus  Az agykéreg működése nélkül nincs éber, tudatos tevékenység kivitelezésére alkalmas állapot. Az ARAS az EEG-deszinkronizációját, azaz az éber állapotot serkenti, míg a thalamus aspecifikus afferentációja

oszcillátorként működve szinkronizálni igyekszik a kérgi kolumnák működését.  Mind az ARAS, mind pedig a thalamus aspecifikus megjainak jelleadó működését serkentik a változatos szenzoros afferentációk, mégpedig egymáshoz képest reciprok módon.  Az éber állapottól a mély alvásig fokozatosan nő az EEG-jelek szinkronizációja (amplitúdó nő, a frekvencia csökken), és csökken az éberségi szint.  Az alvás alatt a szinkronizáció mértéke oszcillál. A szinkronizáció mértéke, és így az alvás mélysége elalvás után kb. 45 perc múlva a legmélyebb, majd 4-5 egyre kisebb mélységű cikluson keresztül a reggeli felébredésig ismétlődik.  Az idegrendszeri (és testi) működés az alvás során két, egymástól jelentősen eltérő állapotot mutat.  Az egyik gyors szemmozgással párosul (REM), a másik nem (NREM).  Az NREM alvást négy stádiumra osztjuk. Az elalvó személy először az 1 stádiumba kerül, amelyet

alacsony amplitúdójú, magas frekvenciájú EEG-aktivitás jellemez.  A 2. stádiumot az alvási orsók megjelenése jelzi Ezek α-szerű, 10-14/s, 50 μV-os hullámcsoportok.  A 3. stádiumban az EEG-hullámok alacsonyabb frekvenciájú és megnövekedett amplitúdójú mintázata észlelhető.  A 4. stádiumban igen lassú, nagy hullámok láthatók A mély alvás jellemzője tehát a ritmusos, lassú, szinkronizációra utaló EEG.  Az alvás során időnként megjelenik egy gyors, alacsony feszültségű, szabálytalan EEG, amely hasonlatos az éber emberben látható hullámmintázathoz.  Az alvás azonban nem szakad félbe, sőt a szenzoros ingerekkel, vagy a formatio retixularis ingerlésével előidézhető ébresztés (arousal) küszöbe ilyenkor megnő.  Ezt a paradox alvást gyors, csapongó szemmozgások kísérik, ezért nevezzük REM-alvásnak.  A REM alvás jellemzője a 3-5 hullámból álló csoportokat képező nagy, fázisos potenciálok

megjelenése. Ezek a hídból erednek, és gyorsan áthaladva a CGL-en, az occipitális kéregbe jutnak. Emiatt ezeket ponto-geniculo-occipitális (PGO) –tüskéknek nevezzük  REM alvás alatt az izomtónus kifejezetten csökken (kivétel a szem-, belső fül- és légzőizmok).  A REM-ből felébresztett emberek „szenzoros” jellegű álmokról számolnak be, míg az NREMalvásra inkább a „gondolati” jellegű álmok jellemzőek.  A naponta alvással töltött idő és a REM/NREM arány az élet során változik.  Az ébrenlét-alvás ciklus periódusidejét endogén tényezők (a két nucleus suprachiasmaticus aktivitása) határozza meg.  Az endogén ciklus hosszabb, mint 24 órás cirkadián ritmus. A két mag retinális kapcsolatai révén (tractus retinohypothalamicus) hangolja az endogén ébrenlét-alvási ritmust a nappalok és éjszakák változásának 24 órás üteméhez, melyben a retinából származó fényingereknek döntő szerepe van.  Az

elalvás nem passzív folyamat, nem a RAS tevékenyégének csökkenéséről van szó. Az agytörzs caudális régiójában két magcsoport található, amelyek elektromos szinkronizációt indítanak meg, alvást indukálnak.  Az egyik ilyen csoport a középvonalban elhelyezkedő serotoninerg raphe-magvak csoportja, melyek sérülése esetén az alvás időlegesen megszűnik.  A másik magcsoport az NTS közelében helyezkedik el. A terület elektromos ingerlése hosszantartó kérgi szinkronizációt eredményez.  A szinkronizáció tehát nem a deszinkronizáló ingerületek hiányának, hanem az aktív szinkronizáló ingerületek jelenlétének a következménye