Kognitív idegtudomány

Az előadások a következő témára: "Kognitív idegtudomány"— Előadás másolata:

1 Kognitív idegtudomány
Kognitív idegtudomány Introduction to neurosciences for MSs.

2 Mozgató rendszer 2 Agytörzs, kéreg, BG

3 Mozgató rendszer felépítése
Level 3 Agykéreg, mozgató kérgi részek Kisagy Törzsdúcok Level 2 Agytörzs Thalamus Level 1 Gerincvelő Reflexek szabályozása Testtartás szabályozása Automatikus mozgások (járás, légzés) Akaratlagos mozgások szabályozása Izom összehúzódás Szenzoros receptorok

4 Motoros pályák a gerincvelőben
Akaratlagos mozgató pályák Legösszetettebb mozgások, célorientált. Nagyrészt tanult elemekből áll, a végrehajtás pontossága gyakorlással javul. Testtartási pályák Testtartási reflexek állítják be a fej és a nyak egymáshoz viszonyított helyzetét. Ugyanígy az aktuális testhelyzetnek megfelelően leszálló hatások módosítják a tónust. Tanult mechanizmusok: Gravitációs erővel szembeni egyensúly fenntartása. Testtartási készenlét: nagy erőkifejtés előtt először a testtartás stabilizálódik. Ezek a szabályozási mechanizmusok gerincvelői és agytörzsi reflexekre épülnek, de sok tanult elemet is tartalmaznak, amelyek automatizálódnak. Ezek neurális kapcsolása többnyire a kéregben vagy a kisagyban történik meg.

5 A gerincvelő kapcsolatai és a leszálló pályák
Az automatikus reflexeket magasabb szintekről lehet módosítani Egy vasaló érintése, hogy megnézzük forró-e, csak akkor okozza a forró tárgy eldobását, ha hiperszenzitív a hajlító reflexünk Leszálló mozgató pályák: Az agynak több régiója is beidegzi az alfa motorneuronokat, gamma motorneuronokat és az interneuronokat. A gerincvelői mozgató neuronok topográfiai szerveződése: (szomtatotópia) Mediolaterális és dorzoventrális jelleg: mediális rész: nyak, hát axiális izmai. Mediolaterális: proximális izmok Laterális: disztális izmok Flexor-extenzor szabály: a flexorokat beidegző motorneuronok az extenzorokat beidegző motorneuronoktól posterior irányban helyezked- nek el Proximális-disztális szabály: a disztális izmokat beidegző motorneuronok (kéz izmok) a proximális izmokat beidegző motorneuronoktól laterálisan helyezkednek el A mediális motoneuronokat propriospinális neuronok hosszú axonjai kötik össze néhány gerincvelői szegmensen át, míg az oldalsóbbakat csak rövid axonú propriospinális sejtek, jóval kevesebb szegmensen keresztül. Az extenzor izmok ventrálisan, a flexor izmok dorzálisan képeződnek le. Ugyanakkor a fehérállományban a felsőbb (nyaki) területekhez tartozó rostok belül, a sacralisabb területek rostjai pedig kívül. Az alsó motoros rendszert jellemzi (g.velő, agytörzs bizonyos részei), hogy az izmokat vagy az őket beidegző motoneuronokat közvetlenül érik el.

6 Alsó motoros rendszer - A mozgás leszálló szabályozása
Az agyből két fő leszállópályán haladnak az axonok: Laterális pályák Ventromediális pályák Dorsolaterális Ventromediális

7 Alsó motoros rendszer: közvetlenül befolyásolja az izomműködést (α-motoneuronon végződik)
Ventromediális rendszer: tr. reticulospinalis(hídi), tr. vestibulospinalis, tr. tectocpinalis Dorsolateralis rendszer: tr. reticulospinalis(nyúltvelői), tr. corticospinalis, tr. rubropinalis Testtartással kapcsolatos pályák: tectospinalis, vestibulospinalis, reticulospinalis, rubrospinalis, olivospinalis Akaratlagos mozgások: corticospinális pálya

8 Testtartási pályák Nem a motoros kéregből erednek
Gravitációval szembeni testtartás fenntartása, kis, nem tudatos Három elsődleges pálya embereknél: vesztibulospinális, tectospinális, reticulospinális pályák rubrospinális rendszer (vörös magból) is ide tartozik, de embernél nem olyan fontos szerepű. Olivospinális nucleus olivarisból

9 Testtartással kapcsolatos pályák Ventromediális leszálló rendszer
tectospinalis pálya: emberben fejletlen, optikus reflexeket fokozottan használó állatokban fejlett. Emberben a colliculus superiorból indul ki, elsősorban a nyakizmokra hat, így a nyaki szelvényekben végződik. A fej- és szemmozgásokat koordinálja, orientációs mozgásokat szervezi. Egyből átkereszteződik. vestibulospinalis pálya: a vestibularis magvakból a g.velőhöz fut. Egyensúlyi, testtartási reflexeket befolyásol, elsősorban az axiális izomzatot, azon belül főleg a nyaki és proximális végtagizmokat. Egy része a fasciculus longitudinalis medialisban fut (vestibulocochlearis információ + szemmozgások integrálása). Lateralis része az egész gerincvelőn végighalad, mediális része csak a feji, nyaki szegmensek területén. Funkció: testtartási módosításokat és fejmozfulatokat mediál, segít az egyensúly fenntartásában olivospinalis pálya: a nyúltvelő alsó olajkamagvából indul, az egyensúly fenntartásában játszik szerepet. Ha elvágjuk a ventromedialis-t: Nem tud járni vagy ülni az illető, de könyöktől lefelé tudja mozgatni a kezeit. Tectospinalis: Hídon és nyúltvelőn át halad az anterior funiculuson keresztül a gvben. A rostok többsége a cervikális szinten véget ér. Vestibulospinalis: A 4 vesztibuláris mag közül 2-ből ered Laterális: Laterális vesztibuláris magból ered. agytörzsön keresztül, az anterior funiculuson át az ipsilaterális oldalon halad a gerincvelőben Ipsilateralálisan lép ki a gv minden szintjén Mediális: mediális vesztibuláris magból ered, egyből szétválik bilaterálisan az agytörzsben a mediális longitudinális fasciculuson (MLF) és az anterior funiculuson keresztül a gv-be. T6 csigolya szintjén vagy felett lép ki

10 Testtartással kapcsolatos pályák Dorsolateralis leszálló rendszer
rubrospinalis pálya: n. ruberből ered Kontralaterális oldalra átkereszteződik Agytörzsön keresztül a laterális funiculuson halad a gerincvelőben. Funkció: alternatív út, amelyen keresztül az akaratlagos mozgások parancsai a gerincvelőbe küldhetőek. Aktivációjakor a proximális végtag flexor izmok serkentődnek, az extenzor izmok gátlódnak. Egymástól független végtagmozgások. Felegyenesedési reakció. Mozgás gyorsaságában szerep, léziójakor átmeneti lassúlás figyelhető meg a mozgásban Cerebellumból kapja a legtöbb bemenetet Szerep még: Kisagyi parancsok átadása az izmoknak reticulospinalis pálya: az agytörzs diffúz magrendszeréből (formatio reticularis) kiinduló pálya. (hídi és nyúltvelői rész) A testtartási és proprioceptív reflexeket befolyásolja, így az izomtónust. A nyúltvelőből a lateralis része fut, a flexorokat befolyásolja, a hídból a mediális rész az extenzorokhoz. Funkció: hajlító válaszok szabályozása, hogy tényleg csak a fájdalomkeltő ingerek váltsanak ki választ. Ennek a traktusnak a sérülése során ártalmatlan ingerek, pl finom érintés is kiváltja a flexor reflexet. Sérülésekor az enyhe ingerek is flexor mozdulattal járnak. Reticulospinalis: Hídi: ipsilaterálisan halad a medialis longitudinális fasciculuson keresztül Ipsilaterálisan lép ki minden gv szinten. Nyúltvelői: ipsilaterálisan halad az anterior funiculuson keresztül a gv-ben.

11 Akaratlagos mozgás: Dorsolateralis leszálló rendszer
corticospinalis pálya: (régen = piramis pálya) az agykéregből kiinduló, a gerincvelői motoneuronokat közvetlenül elérő pálya. Közvetetten is befolyásol a g.velői interneuronokon keresztül. Kb. az axonok 90%-a átkereszteződik a kontralaterális oldalra a piramidális átkereszteződésnél (dekusszáció), a laterális corticospinális traktust alkotva A maradék 10% alkotja az anterior corticospinális traktust, amelyek az anterior funiculusban haladnak tovább a gerincvelőben, majd a kilépési hely előtt kereszteződnek át. Funkciók: elsődleges mozgató pálya, az akaratlagos mozgási parancsokat szállítja. Laterális corticospinális pálya: disztális izmok. Anteriror corticospinális pálya: proximális izmok. Ha elvágjuk a corticospinalist vagy a rubrospinalist: Tud járni, mászni az illető, de az ujjait nem tudja mozgatni.

12 Akaratlagos pályák (corticospinal tracts)
Dorsolaterálisok: disztális kontralaterális végtag Corticospinális: közvetlen. A nyúltvelőben átkereszteződés piramis alakot képez, alkar, kéz, ujjak, lábujjak Cortico-rubrospinális. N. rubernél átkereszteződés. Karok, lábak. Ha itt elvágják: tud járni, mászni az ember, de nem tudja mozgatni az ujjait vagy szorítást felengedni. Ventromedialális: proximális törzsi és végtag izmok mindkét oldalt Corticospinalális: közvetlen, ipsilaterális. Diffúz kapcsolatok mndkét oldalt. Cortico-agytörzs-spinális: közvetett. Tectum (látótető), -vizuál-audio-térbeli információ integráció Formatio reticularis: alap motoros programok Vesztibuláris magvak-egyensúly Bilateralálisan és diffúzan száll le. Testtartás. Ha itt elvágják: tudja a könyökét, kezeit, ujjait mozgatni, de nem tud járni vagy ülni. Akaratlagos pályák (corticospinal tracts)

13 Antero-laterális szarv Mediális
Laterális CST Anterior CST Rostok mennyisége Sok Kevés Átkereszteződés piramis gerincvelő Gv oszlop Antero-laterális szarv Mediális Kapcsolatok Monoszinaptikus, Ipsilaterális Poliszinaptikus, kontralaterális Izmok Disztális Proximális, Axialális Mozgás típus Finom független mozgás Testtartás CST= corticospinális traktus Laterális CST monoszinaptikus kapcsolatokat alakít ki a disztális izmokkal Anteror CST gerincvelőig nem kereszteződik át. Kontralaterális és polyszinaptikus kapcsolatok a proximális mediális és axiális izmokkal. Kevésbé specifikus szabályozás.

14 Összefoglaló a fő leszálló pályákról és az eredési helyükről
corticospinal tract reticulospinal tracts tectospinal, vestibulospinal tracts rubrospinal tract

15 Agytörzs A g.velő mozgató működését képes befolyásolni
De vannak önálló központok (pl légzés) Általában serkentik az antigravitációs izmok működését, az alfa és gamma motoneuronokat együttesen aktiválják Ezt a hatást a felsőbb szintek ellensúlyozzák. Három fő struktúra: n.ruber; agytörzsi formatio reticularis, n. vestibularis lateralis (Deiters-mag) (tr. Olivospinalis és a tectospinalis is ide sorolható anatómiailag, de az előző három a fontosabb) N.ruber: bemenet agykéregből és a kisagyból. Belőle indul a tr. Rubrospinalis. Piramispálya kiegészítő rendszere. Elsősorban végtagok proximális izmait, ezen belül pedig döntően a felxorokat beidegző motoneuronokara hat.

16 Agytörzsi mozgató központok
Hídi retikuláris magvak– Antigravitációs izmokat serkentenek (gerincoszlop izmai és a végtag extensorok) – hídi reticulospinális trakt. Nyúltvelői retikuláris magvak– Antigravitációs izmokat gátolnak– nyúltvelői reticulospinális trakt. A hídi és a nyúltvelői rendszerek egyensúlyban vannak egymással. Tesstartársi reflexek. Vesztibuláris magvak – kiegészíti a hídi rendszer serkentő funkcióját azáltal, hogy integrálja a vesztibuláris információt – laterális and mediális vesztibulospinális traktusok. Kisaggyal kapcsolat - agytörzsi formatio reticularis: bemeneteit az agykéregből és a gerincvelőből (nociceptív ingerületek) kapja. A belőle kiinduló pálya a tractus reticulospinalis. A pálya befolyásolja a testtartási reflexeket, a proprioceptív reflexeket, és szabályozza az izomtónust. a vestibularis magvak: bemeneteit a belsőfül vestibularis részéből és a cerebellumból kapja. A belőle kiinduló pálya a tractus vestibulospinalis, mely rostjainak egy része a fasciculus longitudinalis medialisban halad lefelé. Az axialis izmok - leginkább a nyakizmok és a végtagok proximális izomzatának - műkődését befolyásolja.

17

18 Agytörzsi reflexek A. pislogó reflexek
B. evő mechanizmusok: ritmikus rágás és nyelvmozgás C. vizeletürítési reflex D. tekintet kontroll

19 Mesencephalon = középagy
Colliculus sup. Colliculus superior Nucleus ruber Substantia nigra n. ruber Subtantia nigra

20 Colliculus superior: Más gerincesekben ismert optikus tektummal, vagy csak simán tektummal (látótető) homológ. Középagy egyik fő alkotóeleme. Rétegelt szerkezetű, a rétegek száma fajonként változik. A felső rétegek érző funkciójúak, és a szemből és más szenzoros rendszerből kap bemenetet. A mélyebb rétegek mozgással kapcsolatosak, képesek aktiválni a szemmozgásokat és más válaszokat. A középső rétegek kevertek, multiszenzoros és mozgató tulajdonságokkal. A tektális rendszer általános funkciója a közvetlen viselkedéses válaszok kivitelezése egy specifikus inger felé a testtől nézve (body-centered space). Minden réteg tartalmaz egy topográfikus térképet a környezetben lévő világ retinotopikus koordinátájából, és egy neuron aktivációja egy bizonyos helyen egy olyan választ vált ki, ami a térnek megfelelő pont felé irányul, közvetlenül összefügg. Vizuális input a retinából, vagy a nagyagykéreg parancsa egy lökésszerű aktivitást eredmények a tektiális térképben, ami ha elég nagy, szakkád szemmozgást eredményez. Emberszabásúakban a colliculus superior a fej térbeli fordításában, kéznyújtási mozgásokban, és olyan figyelemváltásokban is szerepet játszik, amik nem tartalmaznak nyílt mozgásokat.

21 Nucleus ruber: Caudális magnocelluláris és rostrális parvocelluláris részből áll. A rubrospinális pálya fejletlennek tekinthető, embernél kevésbé fontos mozgató funkciók szempontjából, mint más emlősöknél. Kúszó babáknál a mozgás, illetve járásnál a kar lendülése a vörös mag szabályozása alatt áll. Továbbá szerepe van a váll és a felső karrész izmainak szabályozásában a magnocelluláris résznek. Gyér szabályozást gyakorol a kezek felett, de inkább a nagyobb izmok mozgatásában van szerepe (inkább kar, de láb nem, mivel az axonok a felső thoracális régióban véget érnek). Az idegek többsége nem vetít a gerincvelőbe, hanem a parvocelluláris részen keresztül a motoros kéregből a kisagyba közvetít információt az inferior oliváris komplexen keresztül, ami egy fontos relé állomás a nyúltvelőben. A nucleus ruber és a substantia nigra az extrapiramidális motoros pálya kéreg alatti központjai.

22 Substantia nigra a motivációs rendszer része, de ez inkább a felsőbb agyi struktúrák felé ad rostokat, így elsősorban a striatumba, a limbikus rendszer elemeihez és az agykéreghez. De a hypothalamust is elérik rostjai. A törzsdúci rendszer részeként a mozgásszabályozásban játszik központi szerepet.

23 Törzsdúci rendszer A bonyolult, komplex mozgásokkal kapcsolatos. A részelemek összecsatolásában, időben összerendezésében játszik szerepet. Fontos funkciója még a mozgások szabatosságának, körülményekhez igazításának feladata is. A bazális ganglionok egy részének szerepe az emocionális indíttatású mozgások szabályozása, de valószínűleg a kognitív folyamatokban is közreműködnek. A törzsdúcok az előagy kéreg alatti szürkemagvai elsősorban, melyek a thalamust körülveszik, de a középagyban is jelen vannak törzsdúci struktúrák. A törzsdúcok afferentációjukat az agykéregből – leginkább az említett területekből – kapja. Efferens pályáinak többsége a thalamuson keresztül a kérgi területekre tér vissza. A törzsdúci rendszer tehát elsősorban a kéreg működését befolyásolja, valamint leszálló kapcsolatai révén beleszól az agytörzsi és gerincvelői motoros központok működésébe is. Funkciója mozgások modulációjában van, és nem azok elindításában. Sérülése esetén akaratlan mozgások jelentkezhetnek, mivel felszabadulnak a gátlás alól.

24 Bazális ganglionok=Törzsdúcok
„Oldalág” a motoros rendszer hiearchiában Elemei: Globus pallidus: belső (GPint) és Külső szegmens(GPext) Substantia nigra: pars compacta (SNc) és pars reticulata (SNr)

25 Striatum részei a neostriatum (nucleus caudatus, putamen nuclei lentiformis) és a ventralis striatum (tuberculum olfactorium, nucleus accumbens septi). Afferentációjukat legnagyobb arányban az agykéregből(Glu-er), a thalamusból és a substantia nigraból(DA-erg) kapják, a szomszédos sejtektől GABA-erg gátlás érkezik sejttestjükre. Anatómiailag a nucleus caudatus, a putamen és a nucleus accumbens septi kapcsolatban áll egymással. A striatum efferentációja a substantia nigraba és a pallidumba (globus pallidus, paleostriatum) fut, neuronjai GABA-erg gátló idegsejtek, valamint lokálisan elágazó kolinerg sejtek. A putament somatotopia jellemzi, míg a nucleus caudatus nem mutat somatotopiat. Ezek ketten a dorsalis tözsdúc részei. A nucleus accumbens és a tuberculum olfactorium a ventralis törzsdúc elemei. A nucleus accumbens a septum egyik magva, és elsősorban a limbikus rendszerhez sorolható; a motivációs rendszer egyik fontos eleme. az egész frontalis asszociációs kéreggel összeköttetésben. Nem biztos, hogy elsősorban a mozgásban van elsődleges szerepe, lehetséges, hogy kognitív és emocionális funkciói is vannak. A nucl. caudatus a frontalis asszociációs kéreggel, a putamen az S1 és az M1 régiókkal van összeköttetésben.

26 - pallidum: legfontosabb eleme a külső és belső szegmensből álló globus pallidus, a két terület kapcsolatban áll egymással. Sejtjei GABA-ergek. Afferensei a striatumból érkező rostok, gátló hatást gyakorolnak a pallidumra, szelektíven gátlást hajtanak végre egyes sejteken. A nucleus subthalamicusból érkező rostok serkentőek, diffúz ingerléssel aktiválják a globus pallidus mindkét szegmensét.. A globus pallidus mindkét szegmentuma somatotopias. A belső szegmentumból szintén gátló nyúlványok lépnek ki, és jutnak el a thalamusba. A thalamusból pedig végül serkentő bemenet éri el a cortexet. A külső szegmentumból gátló rostok nyúlnak a nucleus subthalamicusba, amelyből glutamáterg axonok haladnak egészen a globus pallidus belső szegmentumába. nucleus subthalamicus: a subthalamus része, az agyalap közelében, a substantia nigra előtt helyezkedik el. Afferensei a substantia nigraból, a kéregből és a pallidumból érkeznek. Sejtjeiből glutamát neurotranszmitter szabadul fel. nigralis együttes: legfontosabb komponense a substantia nigra. Két részből áll: a pars compacta, mely melanin tartalmú sejtekből áll, másik eleme pedig a pars reticulata. A pars compacta afferentációját a striatumból és a pallidumból kapja. Dopaminerg rostjai és gátló efferensei is visszatérnek a striatumba. A pars reticulata GABA-erg sejtekből áll, rostjai a neostriatumba, a thalamusba és a colliculus superiorba futnak. A substantia nigra pars compacta és pars reticulata elnevezésű régiói is kapcsolatban vannak a törzsdúci hálózattal. A substantia nigra a thalamusra is visszahat.

27 Bazális ganglionok afferensei
Fő befogadó: striatum Caudatum: Fej:frontalis lebeny, premotor cortex, szupplementer motor cortex Test :pariet. and occipit. lebeny, Farok: temporális lebenyből, Putamen: frontal lebeny, primer motor cortex, primer somatosensory cortex, Nucl. accumbens: limbikus cortex

28 Törzsdúcok efferensei
Efferens pályáinak többsége a thalamuson keresztül a kérgi területekre tér vissza. Fő kimenet: GPint (GABA) thalamus: szenzomotoros info: ventrális anterior. (VA), és laterális (VL) Más info: dorsomediális és intralamináris magok SNr (GABA): colliculus superior (szem mozgások)

29 A törzsdúci rendszer tehát elsősorban a kéreg működését befolyásolja, valamint leszálló kapcsolatai révén beleszól az agytörzsi és gerincvelői motoros központok működésébe is. A bazális ganglionok kapcsolati hálózatait megkülönböztethetjük direkt és indirekt pályaként. Funkciója mozgások modulációjában van, és nem azok elindításában. Sérülése esetén akaratlan mozgások jelentkezhetnek, mivel felszabadulnak a gátlás alól. A törzsdúci rendszer hibája az emberben jellegzetes mozgászavarokat okoz. Parkinson-kór: tremor, rigiditás, akinézia. A substantia nigra dopaminerg sejtjeinek pusztulása következtében. Huntington-kór: vitustánc. A huntingtin fehérjén glutamin aminosav láncok felhalmozódása következik be, így a fehérje növekedési faktorokat köt meg. A striatum ACh-erg sejtjeinek pusztulásához vezet. Ballizmus, hemiballizmus: a végtagok dobálása; a nucleus subthalamicus hibája.

30 Sérülése: - Striatum: akaratlagos mozgások lassulnak, akaratlan testmozdulatok (chorea) - STN: nagy területű kontralaterális akaratlan mozgások (hemiballizmus) - GP: akaratlagos mozgások lassulnak, akaratlan testmozdulatok - SNpr: akaratlan szemmozgás - SNpc: Parkinson kór tünetei(tremor, bradykinesia, akinesia, izom rigiditás, nem stabil testtartás) - Bemeneti egységek: Striatum (Caudatum, Putamen, N. Accumbens) serkentő input a cortextől (e.g., M1, SMA, PMC, SC) - Kimeneti egység: Globus Pallidum belső (GPi) és Substantia Nigra pars retic. (SNpr) gátló kimenet a talamusz felé: ventrolaterális nucleus (VLo), ventrális anterior (VA) mag - Indirekt pálya („gátló„ hálózat) : Putamen -> GPe -> SThN -> GPi/SNr - Direkt pálya („serkentő„ hálózat) : Putamen -> GPi/SNr

31 Direkt és indirekt pályák
Direkt pálya Serkenti a motoros talamuszt Ezáltal aktiválja a thalamo-kortikális neuronokat Aktiválja a motoros kérget Serkenti a mozgást Indirekt pálya Gátolja a motoros talamuszt Ezáltal gátolja a thalamo-kortikális neuronokat Gátolja a motoros kérget Gátolja a mozgást

32

33 - Indirekt pálya („gátló„ hálózat) : Putamen -> GPe -> SThN -> GPi/SNr
- Direkt pálya („serkentő„ hálózat) : Putamen -> GPi/SNr

34

35

36  (-) GPe  (-) STN  (+) GPi
Direkt Indirekt Pálya Putamen  (+) GPi, SNr Putamen  (-) GPe  (-) STN  (+) GPi BG outputra hatás GPi, SNr gátolt GPi stimulált Thalamuson hatás stimulált gátolt Mozgásra hatás Sérülésekor Parkinson’s bradykinesia Huntington’s Chorea

37 Belső kapcsolatok 5 út: Striatum pallidum: gátló, GABA
Striatum SNr: gátló, GABA GPext subthalamic nucl.: gátló, GABA Subthalamic nucleus globus pallidus & SNr: serkentő, GLU Subst. nigra striatum: kevert, dopamin

38 Organization of the motor system
Level 3 Cerebral cortex motor areas Cerebellum Basal Ganglia Level 2 Brain Stem Thalamus Level 1 Spinal Cord Muscles Contraction Sensory receptors

39 Mozgató kérgek A motoros kéreg három területet foglal magába a frontális lebenyben: elsődleges motor cortex (Brodmann 4) premotoros cortex, szupplementer motor area Plus :frontal szem-mező A premotoros kéreg és a szupplementer motoros területek komplex motoros kimeneti mintázatokat kódolnak, és kiválasztják a megfelelő mozgató terveket hogy a kívánt célt elérjék. Szomatotópiás szerveződésű

40 Mozgató kérgek Elsődleges motoros cortex Premotor motoros cortex Szupplementer motor area Parietális cortex Prefrontális cortex Broca area

41 Az elektromos ingerlés alapján megállapított „térkép” a „motoros homunculus” (Penfield nyomán). Az egy-egy izmot beidegző agykérgi neuronok száma nem az izom méretével, hanem az általa végzett mozgás differenciáltságával arányos. Funkcionálisan oszlopos szerkezetű, 1 izom több oszlopban is reprezentálva van.

42 Motor cortex Area 4 = “Elsődleges motor cortex”
Area 6 = “Felsőbb motor area” (Penfield) Laterális régió Premotor area (PMA) Mediális régió Supplementary motor area (SMA) Motoros térképek a PMAban és SMAban hasonló funkciók; különböző izomcsoportok beidegzése Psychology 355

43 Kérgi afferensek és efferensek
Leszálló pályák: Corticorubrális trakt. Corticotectális Corticoreticuláris Mellékhurkok efferensei: Corticostriatális trakt. (caudate, putamen) Corticopontine (híd) trakt. & corticooliváris (cerebellum) Cortico-cortical kapcsolatok (közvetlen vagy közvetett) Kétirányú pálya!!

44 Motoros kéreg bemenetei
Subkortikális rostok más kérgi területekről: szomatoszenzoros, frontális, auditoros, vizuális. Subkortikális rostok kontralaterális kéregből a corpus callosumon keresztül. szomatoszenzoros rostok a talamikus ventrobazális komplexből Rostok a talamikus VL and ventroanterior magokból – cerebellumból és bazális ganglionokból. Rostok a talamikus intralamináris magokból – arousal.

45 Elsődleges motoros cortex
Egyedi mozgásokat vagy mozgások sorozatát szabja meg Nem szabályozza közvetlenül az egyes izmokat Mit kódol az M1 neuron? Mozgató parancs az alfa motor neuronokhoz Mozgás ereje (lufi tartása vs üveg tartása) Mozgás iránya Mozgás sebessége (harang alakú görbe amíg elérünk valamit) - primaer motoros area (M1): nagyjából a gyrus centralis anterioron (gyrus precentralis) helyezkedik el (Brodmann 4.) A gyrus precentralis enyhe elektromos ingerlése az ellenkező oldali testfél egyes izmainak összehúzódását váltja ki. Somatotopia jellemzi, tehát az anatómiailag egymás közelében található izmok agykérgi reprezentációi is egymáshoz közel helyezkednek el.

46 Premotoros cortex Közvetlen kapcsolat az elsődleges motoros kéreggel és a gerincvelővel is Sokkal bonyolultabb, feladat-függő processzálás Mozgás tervek Mit kódol? Mozgás előkészítése: szelektíven tüzel mielőtt egy mozgás elkezdődne, motoros készlet neuronok Szenzoros érzetekkel asszociált motoros cselekvés : hallás, látni vki más cselekedeteit: tükörneuronok Viselkedési kontextus: tele vagy üres a pohár (olcsó vagy drága porcelán) Pontosság/pontatlanság: Pontos cselekvések alatt aktiváció vagy mozgás-hiba-próbák - (valódi) praemotoros area (Brodmann 6.):A supplementer motoros areatól lateralisan található. Somatotopiasan rendezett. A mozgások irányának meghatározásában játszhat szerepet. Ezen kívül feltételezik, hogy a mozgások előkészítésében játszanak szerepet, a megtervezett mozgások kivitelezése előtt pl. stabilizálják a testtartást. Sérülése: apraxia.

47 Szupplementer motor area
Mozgások kompex sorozatának programozása, bilaterális mozgások koordinálása Emlékezet alapján történő motoros program választása Mit kódol? SMA mozgások sorrendje, időbeniség Dinamikus információvá transzformálás Asszociációs kéreg Prefrontális és posterior parietális kéreg Biztosítják, hogy viselkedéssel összhangban adaptív és megfelelő legyen a mozgás Posterior pariet. cortex: tárgyakhoz pontos célzás (térbeli kapcsolatok), apraxia (komplex, koordinált mozgások hiánya) Prefrontal. cortex: megfelelő mozgások kiválasztása , hiányában: nehézség a végrehajtó feldolgozásban, impulzivitás - supplementer motoros area (Brodmann 6.): a primaer motoros és a praemotoros kéreg között helyezkedik el, a primer motoros area előtt, medialisan. Somatotopia jellemzi, de nem egy-egy izom, hanem izomcsoportok működését befolyásolja, és meghatározza az izmok működésének időbeniségét. Szerepe van a mozgások megtervezésében, a primer motoros area fölött áll a hierarchiában. A supplementer motoros area sérülése az összetett mozgások kivitelezésében jelentős problémákat eredményez (a sérülés hatására nem képesek többé az összetett, két kezüket igénylő mozgások kivitelezésére, valamint egy kezük különböző ujjainak összerendezett mozgatására)

48 Broca’s area A beszéd motoros összetevője, az értelmes szavak verbális vagy irásbeli kifejezése a Broca-féle mező (Brodmann 45-ös area, 42-2. ábra) működéséhez kapcsolódik.  Az area kiterjedt sérülése a verbális kifejezés (szókimondás) megszűnéséhez vezet (Broca-féle aphasia), ami agraphiával, a szavak leírási képességének megszűnésével társul. A Broca-féle area izolált sérülését követően a beteg megérti a szóban adott utasítást, annak megfelelően cselekszik is – azaz a megértési funkció megmaradt –, de nem képes mondatot formálni, és többé-kevésbé képtelen hallott és jól megértett szavakat visszamondani. a Wernicke- és a Broca-féle areák közötti összeköttetést a fasciculus arcuatus képezi. A vizuálisan érkező információ, mint pl. a leírt szöveg, a primer és szekunder látókéregből (Brodmann 17-es és 18-as area) közvetlenül jut el a Broca-féle areához, azaz elkerüli a Wernicke-féle areát.

49 Wernicke area (Brodmann 22)
Egy hallott szó akusztikai hullámformája a fülön, majd hallóközponton keresztül a Wernicke-területre kerül. Itt az auditoros kódok és a szavak jelentései raktározódnak. Egy hallott szó esetén tehát a hallókéregből a Wernicke-területre jut az információ, ahol az agy összehasonlítja a hallott szót az elraktározott auditoros kódokkal, így kialakítva a szó fogalmát. A Wernicke-féle area sérülése után a beteg nem képes megérteni a szavakat, azaz a beszéd felfogása súlyosan károsodott, ezért az egyén nem képes végrehajtani a szavakkal közölt utasításokat (Wernicke-féle aphasia). Ha a laesio nagy kiterjedésű (az esetek többségében ez a helyzet), akkor az areák közelsége miatt ez az aphasia alexiával kombinálódik, az írott szavak megértése is nehézségbe ütközik. Lényeges különbség a Broca-féle és a Wernicke-féle aphasiák között, hogy a Broca-féle aphasiában a beteg teljesen tudatában van a defektusnak, míg a Wernicke-féle aphasiában egyáltalán nem fogja fel helyzetét. Minthogy képes szavakat formálni, ezt minden értelmes tartalom nélkül teszi meg („logorrhoea”, „üres fecsegés”). A Broca- és a Wernicke-areákat összekötő fasciculus arcuatus sérülése az ún. „konduktív típusú aphasiá”-hoz vezet: a megértési funkció elfogadható mértékű, de a betegnek nehézségei vannak a hallott szavak megismétlésében.

50 A kortikospinális rendszer sérülése lehet stimulált (pozitív) vagy paralitikus (negatív).
Stimulált (rohamok) Jackson-féle rohamnak nevezik, ha a roham egy meghatározott területen kezdődik, majd fokozatosan más-más területekre is átterjed a folyamat (pl. a kézről a karra, onnan a vállra, majd az egész testfélre). Paralitikus Gyengeség – finom mozgás, képzett mozgások (disztális izmok); nincs atrófia; Babinski jel megvan és más primitív reflexek (felső motor neuron manifesztációk)

51 CST (corticospinal tract) léziók
CST léziók gyakori okai: stroke tumor trauma Upper motor neuron (UMN) betegség A motoros kéreg léziói az ellenoldali végtag izmait érintik. Miért? CST=corticospinális Upper motoneurone syndrome – A leszálló motoros pályák bárhol bekövetkező károsodása (pl. capsula interna) Azonnal bekövetkező petyhüdt bénulás és areflexia, mely a végtagokat súlyosabban érinti. A törzs izmainak funkciója általában megtartott: Épen maradt agytörzsi struktúrák, A középvonalban elhelyekedő izmok bilateralis beidegzése miatt (a corticospinalis pálya bilateralis projekciója) Néhány nap elteltével a gerincvelő lokális reflex- és mozgatókörei „reaktiválódnak” és ez döntő változást hoz a kórképben. – Spasticitás (hypertonia), hyperreflexia, paralysis– A Babinski-jel megjelenése A Babinski-reflex az úgynevezett primitív, újszülöttkori reflexek közé tartozik. Lényege, hogy ha a talpat megérintik, a baba lábujjai és lábfeje felfelé mozdulnak és a nagylábujj kitekerednek. Felnőtteknél is ki lehet váltani ezeket a reflexeket, de náluk ezek megléte valamilyen idegrendszeri betegség, demencia vagy stroke következménye lehet.

52 CST léziók – pozitív jelek
Abnormális válaszok az ingerre (hyperreflexia) vagy olyan motoros viselkedések, amik a lézió miatt jelennek meg. Elsődlegesen a gátló hatások hiánya miatt vagy interneuron kapcsolatok sérülése miatt.

53 CST léziók – Negatív jelek
Funkcióvesztés, amit a CST szabályozna normál esetben (paralízis), nem lehetséges így finom akaratlagos mozgásokat kezdeményezni, vagy a frakcionálás elvesztése (egyes izmok független irányításának képtelensége) Elsődlegesen a CST neuronok és alfa neuronok közti kapcsolatok vesznek el Pl: hypotonia (csökkent izomtónus), gyengeség, redukált mozgás (paresis).

54 CST konklúzió Közvetlen aktiválása az alfa, gamma motor neuronoknak és interneuronoknak. Háttérben tónikus jelet a gerincvelő motoros területeinek

55 Organization of the motor system
Level 3 Cerebral cortex motor areas Cerebellum Basal Ganglia Level 2 Brain Stem Thalamus Level 1 Spinal Cord Control of Reflexes Control of Posture Control of automated movements (walking, breathing) Control of “purposeful” movements Muscles Contraction Sensory receptors

56 http://www.dailymotion.com/video/x1j0j5_huntingtons- disease_family
disease_news