Az idegrendszer motoros működése

1. Az idegrendszer motoros működése Reflexek, testtartás, helyváltoztatás, létfenntartó működések (légzés), beszéd, írás szomatomotoros összetevői

2. Szerveződési elv • Hirerarchikus • Minden mozgás az alfa motoros neuronok révén valósul meg →magasabb szintek ellenőrzése alatt áll • Alsóbb szintek korlátozott önállóság (gerincvelő- reflexmozgások, agytörzs-testtartási reflexek • Minden szintre jellemző az érző információk folyamatos feldolgozása • Akaratlagos mozgások közvetlenül vagy közvetve alfa neuronok révén valósulnak meg • Mozgatórendszer szomatotópia alapján épül fel

3. Motoros egység • Motoros alfa neuron és az általa beidegzett izomrostok összesége • ME- 10 (szemizmokban)-2000 izomrost (lábszárizmokban) • Kevés rostú ME alfa neuronja kisebb • Egy izmot kisebb és nagyobb ME idegzik be, rendre lépnek működésbe • Alacsonyabb beidegzés –finomabb mozgást eredményez • Izom-összehúzódás fokozása • Motoros egységek számának növelése (legkisebbek besorozása, majd a nagyobbaké) • Alfa neuronok ingerlékenysége fordítottan arányos méretükkel (kis idegsejtek nagy EPSP) • Kisebbek ingerküszöbe kisebb • Nagy motoros egységek gyorsan összehúzódó, gyorsan fáradó izomrostokat tartalmaznak, csak akkor lépnek működésbe ha feltétlenül szükséges (ugrás) • Alfa neuronok AP fokozása (8-25 Hz frekv.) • Egy izmot ellátó idegsejtek több szegmentumban foglalnak helyet (1-4) és keverednek a ɣ iegsejtekkel

4. Mozgásérzékelés -proprioceptorok • A mozgató rendszer hibátlan működéséhez szükséges, hogy állandóan értesüljön az izmok működési állapotáról • Nyújtottság • Kezdete –fázisos állapot • Állandósult- statikus állapot • Összehúzódás mértéke • Proprioceptorok • Izomorsó • Ínorsó

5. Izomorsók • Izomrostok között, velük párhuzamosan • 4-10 mm • Belsejében 3 féle kb intrafusális izomrost IFI: • Dinamikus magzsák • Statikus magszák • Magláncrost • Mindegyik belsejében Ia afferens axon • Statikus és maglánrostoknál II axon • Ha az IFI megnyúlik idegvégződések ingerlődnek→mechanoszen. ioncsatornák → RP →AP • Ia rostokban nyújtás dinamikus fázisában fokozódik az AP leadási frekvenciája, statikus fázisban enyhén csökken • II rostokban a nyújtás statikus fázisában állandó az AP • Középső rész ingerlését a ɣ is kiválthatják • Akaratlagos izomműködés során egyszerre aktiválódnak és fenntartják az izomorsók érzékenységét

6. Ínorsók • Izmok aktív összehúzódását jelzik • Izom és ín határán , 1 mm, szorosan kapcs. az extrafuzális rostokhoz • Ib afferens idegrostokat tartalmaznak

7. Gerincvelői reflexek • Nyújtási - miotatikus- saját reflex • Izom megnyúlását eredményező passzív feszítés • Reflexpálya 2 neuronos • Izomtónus • Nyugalmi állapotban levő izom aktitása • Az izmot beidegző alfa neuronok váltakozó aktivitása következtében jön létre • Motoros egységek aszinkron kerülnek ingerületbe • Alfa motoneuronok kisüléseit izomorsókból származó impulzusok hozzák létre • Izomtónus nyújtási reflexek sorozata • Reciprok beidegzés – antagonista izmok ellazulását biztosítja • Antagonista izom alfa motoneuron – hiperpolarizáció- IPSP • Reflexpálya 3 neuronos • Az izomorsó afferens ingerülete váltja ki Ia interneuron révén • Miotatikus egység – Ia idegrostok agonista és antagonista motoneuronokkal való kapcsolata → izmok koordinált működése • Hajlítok és feszítők együttes összehúzódása → reciprok beidegzés kikapcsolása- végtagok rögzítése

8. Miotatikus reflex

9. Ínorsóból kiinduló reflex • Ib afferensek gátló interneuronokhoz kapcsolódnak a saját izmot ellátó mozgató neuronhoz • Ingerületük gátolja az izom összehúzódását • Kiváltója • Az izom passzív megnyújtása • Az izom összehúzódása • Élettani felételek közt főként az izom összehúzódása • Állandó izomfeszülést biztosítja

10. Hajlítóreflex • Bőr mechanikai ingerlése váltja ki – ingerelt végtag behajlítása • Védőreflex, exteroceptív reflex, poliszinaptikus • Reciprok beidegzés • Keresztezett feszítőreflex – megtámasztja a törzset akkor amikor a fenyegett testrész eltávolódik az ártalmas ingertől • Interszegmentális-több szelvényben húzódnak az α-motoneuronok.

11. Végső közös pálya • A gerincvelői és agytörzsi α-motoneuronokra a gerincvelői afferenseken kívül számos szegmentális valamint magasabb idegközpontokban elhelyezkedő neuron axonja is konvergál • Mindezek hatásának eredője határozza meg a motoneuron végső aktivitását

12. Ia interneuronok – gátló interneuronok, Ia afferensek oldalágai végződnek rajtuk • Reciprok beidegzésben vesznek részt • Magasabb szint gátlásoldása révén felszabadulnak az Ia által gátolt alfa mozgatóneuronok – facilitáló hatás

13. Renshaw-interneuronok, gátlók • Alfa motoneuron oldalelágazása • Ugyanazon alfa motoneuron működését gátolja • Az agytörzsből leszálló gátló és aktiváló információk révén az alfa motoneuronok gátlását vagy gátlásoldást eredményezik • Ib interneuronok – Ib afferensek ingerlik (golgi féle ínorsóból indulnak) • Szabályozzák a mozdulatt alatti izom-összehúzódást (tapintó mozdulatok alatt a gyengéd érintést) • Rajtuk végződnek még: • Bőrből érk. Információk • Izületekből • Magasabb gv. szelvényekből leszálló pályák

14. Leszálló pályák • Aktiválóak • fokozzák az izomtónust • Kezdeményezik /Facilitálják a mozgást • Gátlóak • Csökkentik az izomtónust • Gátolják a mozgást • Egy részük a γ-motoneuronokon végződik • Az izomorsó érzékenységén keresztül befolyásolja az α-mozgató neuronok működését

15. Szomatotópia • Proximális/disztális elv • Proximálisan elhelyezkedő izmok mozgató neuronjai az elülső szarv mediális részében • Disztálisabban elhelyezkedő izmok motoneuronjai az elülső szarv laterális részében • Axiális izmok (nyak, törzs) – motoneuronja legmediálisabban • Hajlító/feszítő elv • Hajlítók – dorzálisan • Feszítők-ventrálisan

16. Testtartási reflexek • Részt vesz gerincvelő, agytörzs, agytörzs feletti struktúrák • Az akaratlagos vagy reflexes mozgás megfelelő izomtónust igényel, mozgáskor változik • Az izomzat motoros szabályozása kettős: • Támasztó motorika • Célra irányuló motorika

17. Gerincvelő szerepe • Az izomtónus alapja a miotatikus reflex • Erőteljesebb az antigravitációs izmokban • Axiális törzsizmok • Végtagok feszítő izmaiban • A nyugalmi izomtónus egyenlőtlen elosztását az agytörzs facilitáló hatása tartja fenn • Az agytörzset a kisagy és a nagyagykéreg ellensúlyozza • A szabályozó pályák sérülése a tónus fokozódását vagy csökkenését okozza.

18. Agytörzs szerpe • Az antigarvitációs izmok tónusa a Deiters mag és a híd retikuláris állományában levő mag működésétől függ. • Pályák → gerincvelői alfa motoneuronokhoz • Vesztibulospinális • Retikulospinális • A normális tónusszabályozásban még részt vesz a nyúltagyi retikuláris állomány is – oldalsó retikulospinális pálya – gátló impulzusok • De hatásuk nem elegendő a facilitáló hatás ellensúlyozásához

19. Agytörzs feletti struktúrák • Deiters mag és a vörösmag közti pálya átvágása → axiális és feszítőizmok tónusának fokozódását eredményezi →DECEREBRÁCIÓS RIGIDITÁS – (kisérleti állat ha megtámasztják megáll a saját lábán) → rubrospinális pálya – agytörszi facilitást ellensúlyozza → emlősőkben → emberben – főleg a nagyagykéreg → sérülése DECORTIKÁCIÓS SÉRÜLÉS → fokozott izomtónus → részt vesz a rubrospinális pálya is de csak a nyaki gerincvelői szelvényekig terjed → decortikált állapotban a felső végtagokban nem alakul ki a feszítőtónús túlsúlya, ép Rubrospinális pálya mellett

20. A testtartási reflexek receptorai • Vesztibuláris receptorok • A fej térbeli helyzetét jelzik • Otolitok → nyakizmok gerincvelői motoneuronja • A sorozatreflexek javítják a fej helyzetében bekövetkezett változásokat • Nyakizmok proprioceptorai, nyaki csigolyák ízületi receptorai • A fejnek a gerincoszlophoz viszonyított eltéréseit jelzik • Az izomrosókból kiinduló afferensek interneuronokon végződnek, melyeken a vesztibuláris magvakból érkező rostok is végződnek • A nyakizmok tónusát a korrekciós reflexek együttesen szabályozzák

21. Tanult mechanizmusok → veleszületett, sztereotip reflexmozgásokra tanult elemek épülnek • Mozgás- egyensúlyi állapot változása • Feed-back → egyensúly kijavítása • Feed-forward → előre felméri a testtartás fenntartásához szükséges javításokat (pl. talaj egyenlőtlensége, lépcsőfok stb.) • Mindkettő sztereotip mozgásokra épül, de kiegészülnek tanult, automatikussá vált elemekkel • Pl. Súly emelés 1. egyensúly stabilizálódik, 2. akaratlagos mozgás végrehajtása • Fontos szerep: • Bőrreceptor, látási receptorok

22. Akaratlagos mozgások szervezése • Szomatomotoros kéreg – központi barázda előtti tekervényben –ellenkező oldali izmok összehúzódása – I mozgatómező- Br4. • Szomatotópia – motoros homunkulusz • Idegsejtek száma az izom által végzett mozgás finomságával arányos • Axonok –piramis pálya –kb 50% • A motoros mező- a mozgások végrehajtásának végső fázisáért felelős

23. Premotors mező • Mozgást előkészítő fázisokért felelős – Br6 • Feladat felismerés • Tervkészítés • Két részből áll: • Valódi premotoros area (PMA) • Kiegészítő –szupplementer- motoros area (SMA) • Mindkettő szomatotópiásan rendezett • Elektromos ingerlésük- mozgást eredményez (de nagyobb ingerintenzitásra van szükség) • Kísérleti állatokban az innen elvezetett potenciálok a mozgás kivitelezését előzik meg • Az axonok → PIRAMIS ALKOTÁSA, vagy a motoros kéregben végződnek • Motoros area sérülésekor- a premotoros ingerlésével mozgások válthatók ki, UJJAKKÉ NEM! • PREMOTOROS area sérülésekor az összetett mozgások kivitelezése lehetetlenné válik (pl. képtelen fésülködni)

24. SMA Emberben vizsgálták a véráramlás változását Egyszerű feladatok Fokozódik az ellenoldali mozgató- és testérzőmező vérellátása Összetettebb feladatok SMA-ban is fokozódik Ha a személynek csak terveznie kellett egy motoros feladatot akkor csak az SMA-ban növekedett a véráram Testtartás szervezése mozgás közben PMA –Br 6aα, 6aβ Axonok - piramis pálya Motoros reakciók kezdeti szakaszában vesznek részt Törzs és végtagizmok tónusáért felelős Szándékos mozgások előkészítése

25. 1. Motoros mező efferens kapcsolata Corticospinális pálya –Piramis pálya • Gerincvelő elülső szarvában végződnek, • α-motoneuronokon • interneuronokon • ɣ motoneuronokon 2. Afferens kapcsolata • Szomatoszenzoros kéreg révén a beidegzett izmok proprioceptoraitól, bőrből • Mozgató talamusz –kisagyból és törzsdúcokból közvetít információt kéreg felé • Ventrolaterális mag • feldolgozott látó, halló információk is érkeznek

26. Kisagyműködése • Szomatotópiás rendezettség itt is érvényesül • Párhuzamosan kapcsolt modulokban dolgozik • Modulok • kéreghez, kisagyi magvakhoz információt szállító afferensekből (moharostok, kúszórostok) • Kéregsejtek • Kisagyi magvak neuronjai • Kéregből magvakhoz haladó efferensekből • Kisagykéreg morfofunkciónális szerkezete (lásd anatómia)

27. Kisagykéreg morfofunkciónális szerkezete

28. A kisagy szerepe • Vesztibulocerebellum – archicerebellum • Primer afferensek a vesztibuláris receptoroktól • Magva a kisagyon kívül helyezkedik el -Deiters • Szekunder afferensek vesztibuláris receptoroktól • Látópálya kapcsoló magvaiból • Szerepe van: • Szemmozgások koordinációjában • Fej reflexes mozgásaiban • Egyensúly megtartása

29. Spinocerebellum-paleocerebellum • Összehasonlítja a tervezést a kivitelezéssel • Belső visszacsatolás- mozgató pálya oldalelágazásokat küld – ventrális spinocerebelláris pálya (interneuronok aktivitását jelzi) • Külső visszacsatolás – proprioceptoroktól, exteroceptoroktól kap információt a végrehajtott mozgásról –dorszális spinocerebbeláris pálya (receptoroktól) • Látási, hallási és vesztibuláris információkat is kap • Javító utasításokat is küld a leszálló rendszerhez • Szabályozza az izomösszehúzódás erejét –folyamatossá teszi (akadályozza az izomremegést) • Gamma motoneuronok révén izomtónust szabályozza • Mély magvából (n fastigii-tető, n globosus-golyó) inf. indul • Agytörzsi magvakon keresztül- gerincvelőbe • Talamuszon keresztül motoros kéregbe

30. Neocerebellum • Szerepet játszik: • a mozgások tervezésében, elindításában és leállításában • Tanulásban, a megtanult mozgások memorizálásában • Afferensek: • érző és mozgató kéregből, premotoros areából, a fali lebenyből • Efferensek • a fogazott magból indulnak és a talamuszon keresztül eljutnak a mozgató mezőbe • sérülésekor pl. a mozdulat túllő a célon, tárgy megfogásánál a kéz oszcilláló mozgásokat végez – agonista izmok tovább maradnak összehúzódótt állapotban, az antagonisták később lépnek működésben. • Cerebro- és a spinocerebellum egymást kiegészítve működnek • Cerebrocerebellum információt kap az agykéregtől • Ezek alapján részt vesz a mozgás tervezésében és a parancs kiadásában • A parancsról értesül a spinocerebellum és ellenőrzi a végrehajtását • Ha szükséges kezdeményezi a javítást

31. Törzsdúci magvak • Az agykéregből kiinduló és a talamuszon keresztül az agykéregbe visszafutó pályák révén szabályozzák a kéreg szomato-szenzoros működését. • Alkotóelemei: • Neostriatum • Nucleus caudatus- farkalt mag • Putamen- köpeny • Pallidum- halvány gömb • Feketeállomány • Szubtalamikus mag

32. Törzsdúc-talamusz-kéreg kapcsolat • Közvetlen pálya révén • Kéreg- glutamát→neostriatum-GABA →Pallidum belső része – tónusosan aktív GABA →talamusz → frontális kéreg • Kortikális ingerlés felszabadítja a talamuszt a tónusos gátlás alól → nyítja a talamuszban levő kaput a motoros kéreg felé • Közvetett pálya • Kéreg- glutamát → neostriatum-GABA →Pallidum külső része - tónusosan aktív GABA → szubtalamusz –glutamát → Pallidum belső része – GABA → talamusz → frontális kéreg • Gátolja a talamusz neuronjait, zárja a kaput a motoros kéreg felé • Dopaminerg pálya – feketeállományból indul • Fokozza a neosztriátum aktivitását Sérülése • Mozgáskiesés –Parkinson-kór –izomtónus fokozódása – dopaminerg idegsejtek pusztulása • Mozgásfokozás – közvetett pálya kiesése –hiperkinetikus kórkép- neostriatum gabaerg neuronjainak pusztulása