Obwody rdzenia kręgowego

Rogi grzbietowe (dorsal
horn)

Receptory w skórze wysyłają informacje do rdzenia kręgowego. Ciałka
komórek receptorowych znajdują się w zwojach korzeni grzbietowych
(dorsal root ganglion). Włóka wchodzą do rdzenia kręgowego poprzez
korzenie grzbietowe (dorsal root). Niektóre włókna tworzą synapsy z
neuronami rogów grzebietowych (dorsal horn), a inne biegną do
mózgu. Komórki rogów brzusznych (ventral horn) wysyłają połączenia
przez korzenie brzuszne (ventral root) do mięśni, w celu kontroli
ruchu.

-transmisja seryjna osobna dla
każdej modalności

-połączenia zapewniające
interakcje między
modalnościami

-Połączenia zstępujące
modulujące przychodzącą
informacje czuciową

Teoria bramkowania bólu

Teoria bramkowania
(1965):

- w szczegółach zła

- ogólnie dobra

Hyperaglesia

Stymulacja 5s bodźcem cieplnym (strzałki). Subiektywne odczuwanie bólu przez człowieka i aktywność
w receptorach bólu u małpy. Próg maleje, a intensywność doznań i aktywność receptorów rośnie po
podaniu bodźca warunkującego (CS) w postaci stymulacji temperaturą 50 C przez 100 s.

Dermatomy

Włókna czuciowe wchodzą do rdzenia kręgowego przez 31 par korzeni grzbietowych. Obszar skóry
unerwiany przez pojedynczy korzeń brzuszny nazywa się dermatomem. Wyróżniamy 7 korzeni szyjnych
(cervical - C), 12 piersiowych (thoracic - T), 5 lędźwiowych (lumbar - L) i 5 krzyżowych (sacral - S).Skóra
twarzy jest unerwiana przez trzy gałęzie nerwu trójdzielnego. Mapy dermatomalne są ważnym
narzędziem diagnostycznym do lokalizacji uszkodzeń rdzenia kręgowego i korzeni grzbietowych.

Rdzeń kręgowy z
widocznymi korzeniami
grzbietowymi.

Drogi czuciowe wstępujące

Droga czuciowa boczna
(spinothalamic pathway) -

temperatura i ból

Droga rdzeniowo -
móżdżkowa (lemniscal
pathway) -

dotyk i

propriocepcja

Specjalizacja czuciowa komórek zwojowch
korzenia grzbietowego jest zachowana w
centralnym układzie nerwowym poprzez
rozłączne drogi wstępujące dla różnych
modalności czuciowych. Dotyk i propriocepcja
przekazywane są wprost do rdzenia
przedłużonego (medulla) poprzez grzbietowe
kolumny ipsilateralne. Ból i temperatura są
przekazywane przez synapsy w rdzeniu
kręgowym do kontralateralnej przedniobocznej
części rdzenia skąd aksony rogów
grzbietowych biegną do pnia mózgu i wzgórza.

Reprezentacja topograficzna - somatotopia

Wilder Penfield (1891-1976)

3D czuciowy homunculus

Mózg ludzki podczas
eksperymentu Penfielda

Reprezentacja czuciowa u zwierząt

Względna rola różnych obszarów ciała w czuciu sensorycznym u wybranych zwierząt. Rysunki
na podstawie potencjałów wywołanych we wzgórzu i korze.

Kora czuciowa szopa

Kora czuciowa szopa. Każdemu palcowi oraz obszarowi dłoni odpowiada
osobny fałd kory

Szop pracz

‘Baryłki’ w korze czuciowej gryzoni

Pyszczek myszy z zaznaczonymi
mieszkami włosowymi (follicles - kropki) i
wąsami lub wibrysami (vibrissae)

b) Obszar wąsów w korze czuciowej. c)
Przekrój przez korę czuciową otrzymującą
wejścia z pyszczka. Każda ‘baryłka’
otrzymuje wielosubmodalnościowe wejście z
pojedynczej wibrysy. Baryłka jest modułem
morfologicznym, w którym następuje
multisensoryczna integracja.

Organizacja kory czuciowej

SI - pierwszorzędowa
kora czuciowa

SII - drugorzędowa kora
czuciowa

Assoc. – kora
asocjacyjna

1, 2, 3a, 3b – pola
Brodmanna
odpowiadające korze
czuciowej

M – kora motoryczna

B. Każda część kory odpowiada określonej
submodalności.Różne aspekty bodźca
czuciowego analizowane są szeregowo i
równolegle. C. Każdy obszar wzgórza
przekazuje specyficzną informacje czuciową
do jednego lub więcej obszarów kory.

Kodowanie tekstury w receptorach i korze czuciowej

Wzorzec impulsów w mechanoreceptorach koduje teksturę
obiektów będących w kontakcie ze skórą.

Kodowanie tekstury obiektów w
receptorach dotyku i obszarach kory
czuciowej

Spatial event plot. Każda
kropka odpowiada
potencjałowi czynnościowemu,
każdy rząd kropek odpowiada
jednemu obrotowi walca.

Plastyczność reprezentacji w korze czuciowej

Kolumny w korze czuciowej -

Vernon Mountcastle, 1950

Eksperyment nad funkcjonalną organizacja kory czuciowej małpy.
Elektrody wprowadzone prostopadle do powierzchni kory odpowiadają
tylko jednej modalności. Elektrody pod kątem do powierzchni
odpowiadają różnym modalnościom. Kora podzielona jest na kolumny
komórek o podobnych własnościach funkcjonalnych i mających te same
pola recepcyjne. Kolumny – cegiełki percepcji?

Propriocepcja i kinestezja

Propriocepcja – zmysł czucia w
układzie mięśniowo-szkieletowym :

-receptory w mięśniach

-receptory ścięgnach

-receptory w stawach

Kinestezja – zmysł pozycji oraz ruchu
kończyn oraz zmysł wysiłku, siły i
ciężaru:
-receptory w skórze
-proprioreceptory
-wejścia zstępujące w wyższych
piętrach układu nerwowego

Receptory włączone w propriocepcję i
kinestezję w stawie kolanowym.

Ewolucja proprioreceptorów

A. Brak zakończeń nerwowych w mięśniach. B. U płazów pojawiają się wrzecionka mięśniowe w
mięśniach nóg. C. U ptaków i ssaków pojawiają się dwa rodzaje receptorów mięśniowych – z torebką
jąder i z łańcuszkiem jąder. Pojawiają się unerwienia I-rzędowe i II-rzędowe. Pojawia się narządy
ścięgniste Golgiego w ścięgnach, służące do pomiaru napięcia mięśnia.

Obwodowe włókna nerwowe - podsumowanie

Wrzecionko mięśniowe

A, B Układ eksperymentalny
Ottoson, 1971: pojedyncze
wrzecionko mięśniowe żaby wraz z
pojedynczym wyjściem
aferentnym, zamocowane
pomiędzy dwoma nylonowymi
nićmi.

C. Zakończenia włókien
motorycznych i sensorycznych w
wrzecionku mięśniowym.
Zakończenia włókien
sensorycznych składają się z
pęcherzyków, gdzie zachodzi
transdukcja poprzez mechanicznie
bramkowane kanały.

Odpowiedź wrzecionka mięśniowego

Doświadczenia wykonane w
układzie eksperymentalnym
Ottosona. A. Odpowiedzi
wrzecionka na różne prędkości
rozciągania. B. Potencjał
receptorowy (impulsy
zablokowane farmakologicznie)
dla różnych wartości
rozciągnięcia. C.Częstość
impulsów we włóknie aferentym
dla dynamicznego maksimum i
statycznego ‘plateau’ odpowiedzi.
D. Amplitudy potencjałów
receptorowych dla fazy
dynamicznej i statycznej
rozciągania. Wniosek: wrzecionko
mięśniowe precyzyjnie przekazuje
informacje o szybkości zmian oraz
stałym rozciąganiu mięśnia.

Dwa rodzaje receptorów mięśniowych

Odpowiedzi wrzecionka mięśniowego

A. Rozciąganie mięśnia pasywnego (nie
dostającego pobudzenia motorycznego).
Szybko adaptacyjna odpowiedź z włókna I
rzędowego i wolnoadaptacyjna z włókna II
rzędowego. Włókna II rzędowe przenoszą
informacje o pozycji. Narząd ścięgnisty
wykazuje wysoki próg i małą czułość na
rozciąganie mięśnia pasywnego.

B. Rozciąganie mięśnia pasywnego z
pobudzeniem motorycznym mięśni
intrafuzalnych. Skurcz mięśni
intrafuzalnych powoduje wzrost czułości na
rozciąganie w włóknach I i II lecz nie
wpływa na czułość narządu ścięgnistego.

C. Krótkotrwały skurcz - rozkurcz mięśnia.
Ściśnięcie włókien I i II powoduje brak
impulsów. Duża czułość narządu
ścięgnistego na podczas skurczu.

D. Krótkotrwały skurcz - rozkurcz mięśnia z
pobudzeniem motorycznym mięśni
intrafuzalnych. Włókna I i II odpowiadają w
wyniku pobudzenia włóknami gamma.
Włókna gamma kontrolują niezależnie
odpowiedzi dynamiczne (torebki) i
statyczne (łańcuszki), zwiększając
dokładność informacji sensorycznej.

Czucie w stawie

A. Cztery rodzaje receptorów w stawie
kolanowym

B. Receptory typu I odpowiadają wąskim
przedziałom kątowym na końcach skali.
Sygnały z receptorów mięśniowych (linia
przerywana) z mięśni przystawowych
współdziałąją w określaniu pozycji stawu.

Drogi wstępujące

Droga rdzeniowo -
móżdżkowa (lemniscal
pathway) -

dotyk i

propriocepcja

Od kory czuciowej do motorycznej i kinestezji

B. Neuron piramidalny w korze motorycznej małpy odpowiada
tylko ruchom w jednym stawie, co wskazuje na istnienie
mechanizmów sensorycznych w korze motorycznej.