Modul 3 - Motorik och farmakologi

Motorisk neuroanatomi

Längs fram i frontalloben, desto mer abstrakt tänkande. Abstrakt -> Planering -> Utförande

Broca's area ligger oftast på vänster sida.

Cortico = från cortex

Basala ganglierna

Cerebellum

  1. Cortex fattar ett beslut
  2. Signalen går till pons
  3. Korsar mittlinjen och går till cortex cerebelli
  4. Skickas till djupa kärnor
  5. Från djupa kärnor till kontralaterala thalamus
  6. Från thalamus till kortex

Cortex -> Nucleus cuadatus eller putamen -> globus pallidus medialis -> Thalamus -> Tillbaka till cortex

Nucleus cuadatus viktig för ögonrörelser

Putamen viktig för resten av kroppen

Substantia nigra

Motoneurons and motor units - lower motor neurons

2 typer av motoneurons:

  1. “Upper motoneurons”
  1. “Lower” motoneurons

Motoneuron types:

Motorneuron är myeliniserade.

Muscle fiber types:

Motorunit = nerv + muscle fibers

Nerverna tillhörande slow muscles är små och innerverar få muskel fiber

Nerverna tillhörande fast fatigable muscles är stora och innerverar många muskel fiber.

Olika typer av motor units rekryteras beroende på kraften som krävs. De rekryteras också alltid i samma ordning.

T.ex. när man hoppar krävs aktivering av alla tre typer i följande ordning: Slow -> Fast fatigue-resistant -> Fast fatigable.

Stora motoneuron har många kanaler -> Låg input resistance

Små motoneuron har få kanaler -> Hög input resistance

Ohms lag: voltage = current x resistance

Då de små motorneuronen har hög input resistance får de också högre spänning vid samma current.

Detta gör att de små motoneuronen rekryteras snabbare än de stora. De stora motoneuronen rekryteras genom att en högre ström används.

Local circuit neurons

CPG = central pattern generator. Genererar rytmisk output vid avsaknad av rytmisk input. De skapar patterns. 2 CPG per segment. CPG neurons är lokaliserade i ventral horn. Initiation of CPG styrs av hjärnan. Efter det rekryterar CPG motor units.

Initiation of movement -> recruitment of motor units -> Coordinated activity

Stretch reflex

  1. Slag på senan
  2. Muscle spindle dras ut
  3. Type Ia fiber bildar synaps med α-motoneuron i ventralhornet.
  4. α-motoneuron kontraherar muskeln
  5. Samtidigt bildar samma la fiber synaps med inhibitoriska interneuron som inhiberar den motsatta muskelns α-motoneuron.

Flexion crossed extensor reflex

  1. Painful stimulus
  2. Signalerar till interneuron i ryggmärgen
  3. Signaler skickas för att flexera benet samtidigt som signaler skickas för att extendera det andra benet.

Descending systems - upper motor neurons

I lamina 9 i ventral hornet finns motorneuronen. Motorneuronen formar små kluster som kallas motor pools.

2 områden med descenderande white matter i ryggmärgen:

  1. Lateral white matter: axons from motor cortex
  1. Medial white matter: axons from brainstem

Medial ventral horn skickar vidare signaler om balans, locomotion, orienting movements of the head and neck during shifts of visual gaze.

Lateral ventral horn skickar vidare signaler om skickliga medvetna rörelser som styr de distala extremiteterna.

Cortico and rubrospinal tracts

Reticulospinal tract, MLR (mesencephalic locomotor region) reglerar aktiviteten i reticulospinal tracts

Vestibulospinal tract

Kortikal kontroll och descenderande banor

Cerebral cortex

Brodmann areas, subdivision of the cortex based on microanatomy of cell types and their organization.

Brodmann area 4 och 6 är motor areas som ligger framför central sulcus.

Primary motor cortex (M1)

“Overarching features” of PMA and SMA

Dorsal premotor cortex (PMD)

Ventral premotor cortex (PMV)

Supplementary motor area (SMA)

Corticobulbar tract

Corticospinal tract

Basala ganglierna och parkinson

Funktioner av basala ganglierna

Vad händer när basala ganglierna inte fungerar?        

Komponenterna som inkluderas i basala ganglierna.

GPi, GPe, SNT, SNR har spontan aktivitet men Striatum verkar ha låg aktivitet.

Basala gangliernas output skickas till brainstem och thalamus. GPi/SNr ger konstant inhibitorisk aktivitet på thalamus som förhindrar rörelser. Excitatorisk aktivitet från Cortex och Thalamus kommer att öka inhibiering av GPi/SNr och på så sätt tillåta rörelse (Direct pathway).  Exitatorisk aktivitet från Cortex som stimulerar D2 MSN neuron kommer att inhibera GPe som i sin tur innebär en minskad inhibering av GPi/SNr som leder till en ökad spontanaktivitet i GPi/SNr som inhiberar rörelse.

Hyperdirect pathway: Excitatorisk signal går direkt från cortex till STN -> exciterar GPi/SNr -> Inhibering av motorrörelser.

Dopamin

D1 och D5 är D1-like receptors, Gs coupled, excitatory.

D1, D2, och D5 är D2-like receptors, Gi coupled, inhibitory.

När dopamin frisätts av SNc aktiveras D1 pathway och inhiberar D2 pathway. Dvs Dopamin binder lika mycket till D1-like receptors och D2-like receptors.

Parkinson’s disease

Progressiv neurodegenerativ sjukdom

Dopamin produceras i SNc och frisätts till striatum. Balanserar aktiviteten mellan direct och indirect pathway.

När dopamin finns tillgängligt kommer genom bindning till D1 den direct pathway att föredras och inhibition av indirect pathway genom bindning till D2 receptorer. Vid parkinsons försvinner SNcs aktivitet och inget dopamin kan ta sig till Striatum. Detta leder till en ökad aktivitet i D2 MSN neuronen vilket i sin tur gör det svårare att initiera rörelser.

Treatments for PD

25.44

Parkinson:

Huntington

Läkemedelsbehandling vid parkinson

Vad är parkinson?

Dopamin tillverkining:

Tyrosin -(Tyrosin hydroxylas)-> L-DOPA -(DOPA-decarboxylas)-> Dopamin

Dopamin bryts ned av COMT och MAO-B (Endast i hjärnan)

L-DOPA + Carbidopa ges i ett piller. Vi får då massor L-DOPA som kan passera blod-hjärn barriären och omvandlas till dopamin.

Carbidopa: DOPA-decarboxylas hämmare som inte passerar blod-hjärn barriären.

Selegilin: MAO-B hämmare.

Entacapone: COMT hämmare.

Dopaminagonister: passerar blod-hjärnbarriären och verkar på dopaminreceptorerna direkt.

Dopamin har många olika funktioner i kroppen och leder till biverkningar.

L-DOPA + Carbidopa (madopark)

Tidiga biverkningar:

Sena biverkningar:

Dopamin agonister

Mao-B inhibitor, selegilin

COMT inhibitor entacapon

Antikolinergika, biperiden, akineton

Cerebellum

Motor funcionts of cerebellm

Non-Motor funcions of cerebellum

Spinocerebellum = paleocerebellum: Motor execution (Compare efference copy signals with proprioceptive feedback and send corrective signals)

Vestibulocerebellum = Archicerebellum: Balans och ögonrörelser

Cerebrocerebellum = Neocerebellum: Motor planning, (Generate motor programmes for complex movements)

Motor learning

Unsupervised learning

Supervised learning

Principles of cerebellum

  1. Feedforward processing system

  1. Extensive divergence and convergence

  1. Modular organization
  1. Plasticity

Autonoma nervsystemet

Hypothalamus ligger mellan chiasm opticum och mammillary body

Precis ovanför hypothalamus finns commissura anterior.

Paraventricular nucles (PVN), viktig för det autonoma nervsystemet.

Hypothalamus får contextual information (Cerebral cortex, amygdala, hippocampus) och sensory inputs från (Visceral and somatosensory pathways osv). Detta jämförs i hypothalamus mot “biological set points” och skickas sedan vidare och skapar en respons.

Parasympatiska NS

Utgår från hjänrstammen och sakralsegmenten i ryggmärgen (en del debatt)

Består av 2 nervceller

Hjärnstamskärnor för parasympaticus:

Sympatiska NS

Utgår från thorakal-och lumbal segmenten i ryggmärgen.

Afferent information från viscera

Visceral sensory input -> Nucleus of the solitary tract -> Medial and ventral forebrain -> Hormonal and behavioral response

Visceral sensory input -> Nucleus of the solitary tract -> Preganglionic neurons -> Visceral motor response

        Exempel: Kontroll av hjärtat

Enteriska nervsystemet

        

iRAT/tRAT

Gamma-motorneuron, alltid samaktivering av alfa och gamma motorneuron. Gamma motorneuronen styr muscle spindles?.

Finns endast ett undantag från samaktivering och det är sträckreflexen.

Golgi tendon organ motverkar vår excitatoriska stimulation. Det behövs ganska låg kontraktion grad för att golgi tendon organ ska aktiveras. Det hjälper till att finjustera muskel kontraktion. Det är inte ett skyddssystem för muskelbristningar!

Passiv sträckning - muskelspole håller emot.

Aktiv kontraktion - Golgi tendon organ håller emot.  

Interneuron kategoriseras inte som Ia osv. Om det står Ia inhibitory interneurons är det neuronet som innerverar interneuronet som är typ Ia.

CPG är nedärvda som ger rytmisk aktivitet.

Aktivation of locomotion

Cerebral cortex Decision -> Striatum - activated -> Globus pallidus - inhibited (Tonically active at rest) -> Mesencephalic locomotor region - disinhibited -> Reticular formation - activated -> reticulospinal neurons -> Locomotor CPG in the spinal cord.

Tonically = alltid på

Transiently = övergående

Efferent copy = När hjärnan skickar en signal skickas en kopia av signalen till cerebellum. Den kopian kallas för efferent copy.

Huvudsakligen hela kortex skickar signaler till striatum

somatosensory cortex påverkar  corticospinal tract men man vet inte hur

Spinocerebellum homunculus grejen.

Climbing fibers orsakar LTD på parallell fibers. Climbing fibers inducerar LTD på parallel fiber.

Error signal signalerar från olive nucleus -> climbing fibers.

Cerebellum -> Nucleus ruber -> Olive nucleus -> Cerebellum

Applicering

Hur försörjs ryggmärgen med blod? One anterior and two posterior spinal arteries from the vertebral artery and around 10 radicular arteries

Which cortical area is particularly important for motor learning? Primary motor cortex + cerebellum

[a]Fel?