Zentrales Nervensystem
Themenblock für das 4. Semester Medizin UZH
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Cartes-fiches
Somatosensorik ( Auflösungsvermögen )
Somatosensorik ( subjektive Empfindung )
· Absolutschwelle ( gerade noch wahrzunehmende Reizstärke / mind. 0.1mm bei Vibration )
· Unterschiedsschwelle ( merkbarer Reizstärkenunterschied zweier Reize / mind. 3% bei Druck )
· simultane Raumschwelle ( min. Abstand zweier Reizpunkte, für unterschiedliche Reizwahrnehmung / mind. 1mm )
· \(\mathrm{k ≈ {\Delta R \over R } }\) ( Weber'sches Gesetz )
· \(\mathrm{E = k · (R-R_0)^n}\) ( Steven'sche Potenzfunktion )
( E = Sinnesempfindung / R = Reizstärke / R0 = Absolutschwelle / n<1, für Druck ≈ 0.7 )
Somatosensorik ( Propriozeption )
· Empfindung über Lage im Raum ( bewusst und unbewusst )
· Tiefensensibilität ( v.a. über Muskelspindeln / im Finger 120 Spindeln pro Gramm / im Rücken 5/gr )
· Kinästhesie ( Bewegungssinn / dynamische Komponente der Tiefensensibilität )
Somatosensorik ()
·
Somatosensorik ( viszerale Sensibilität )
· Informationen über Organtätigkeiten ( spinale und vagale Afferenzen / geringe Innervationsdichte )
· nicht- oder schwach-myelinisierte Nerfenfasern ( Nozizeption / Mechano- / Thermo- / Chemorezeption )
→ Harn- und Stuhldrang / Völlegefühl / Hunger + Durst / viszeraler Schmerz
Somatosensorik ( Thermorezeption )
Somatosensorik ( Nozizeption - somatischer und viszeraler Schmerz )
· somatischer Schmerz
· Oberflächenschmerz ( Haut )
· Tiefenschmerz ( Skelettmuskulatur / Gelenke / Bindegewebe / Knochenhaut )
· viszeraler Schmerz ( rasche Dehnung oder krampfhafte Kontraktion der glatten Muskulatur )
→ Projektion auf Hautareale ( Head'sche Zonen / Bsp. Herzinfarkt: Schmerzen in der linken oberen Extremität )
Somatosensorik ( orthotope vs ektope Erregung )
· orthotope Erregung → Erregung durch Stimulation der Nervenfaserendigung
· ektope Erregung → Erregung durch Stimulation der Nervenfaser
Somatosensorik ( Nozizeption - Verarbeitung )
· Schmerz wird bewusst und unbewusst verarbeitet → Bewusstlose haben immer noch Schmerzreflexe!!
· Aktionspotentiale aus Nozizeptoren stimmen mit der subjektiven Wahrnehmung überein
· Schmerz ist schneller weg, als er gekommen ist
Somatosensorik ( Nozizeption - Afferenzen )
· Afferenzen über Aδ-Fasern ( 20% )
· gut lokalisierbar
· verantwortlich für "schnellen Schmerz" ( erster, spezifischer Schmerz bei Verletzung )
· Afferenzen über C-Fasern ( 80% )
· schlecht lokalisierbar ( z.B. Zahnschmerz )
· verantwortlich für "langsamen Schmerz" ( anhaltender, unspezifischer Schmerz nach Verletzung )
· die Zellkörper der Nervenfasern liegen in den Spinalganglien bzw. im Ganglion trigeminale
· bei den Nozizeptoren handelt es sich um freie Nervenendigungen
Somatosensorik ( Nozizeption - neurogene Entzündung )
· peptiderge C-Fasern können Mediatoren* freisetzen und eine neurogene Entzündung auslösen
* Calcitonin Gene-Related-Peptide (CGRP) + Substanz P → Vasodilatoren
Somatosensorik ( Nozizeption - Temperaturrezeptoren )
· TRPV1 ( >43°C / Capsaicin + Anandamid / Spinalganglien + Ganglion trigeminale )
· TRPV2 ( >52°C / Spinalganglien + Rückenmark + Gehirn + Milz + Darm )
· TRPM8 ( <23°C / Menthol / Spinalganglien + Ganglion trigeminale + Leber + Lunge + Dünndarm )
· TRPA1 ( <18°C / Formalin + Tränengas + Senföl + Acrolein / Spinalganglien )
· Blockierung des Capsaicin-Rezeptors durch Analgetika → Hyperthermie ( cave: auch Fieber kann Ursache sein )
· für Säure-Empfindungen ist ASIC verantwortlich ( H+-Sensitiver Na-Kanal )
Somatosensorik ( Nozizeption - Na+-Kanäle )
· Nozizeptoren enthalten verschiedene Natrium-Kanäle ( v.a. Nav1.7 - 1.9 )
· Nav1.8 ist besonders sensitiv für Tetrodotoxin (TTX / blockiert Kanal) → evt. nützlich für Lokalanästhesie
· Nav1.7 - Mutation (wegen vorzeitigem Stop-Codon) führt zu einem Ausfall der Schmerzempfindung + Geruchsinn
Somatosensorik ( Nozizeption - Umschaltung im Dorsalhorn )
· Aδ-Fasern → Lamina I + V ( Lamina I besteht zu ~95% aus Interneuronen )
· peptiderge C-Fasern (IB4-) → Lamina I + IIo ( Projektionsneurone → Kreuzung → anterolaterales System )
· nicht-peptiderge C-Fasern (IB4+) → Lamina IIi ( Interneurone → WDR-Neurone → Kreuzung → ant.lat. System )
· Aβ-Fasern → Lamina III + IV + V ( Afferenzen der Epikrise )
* WideDynamicRange-Neurone konvergieren verschiedene Afferenzen und projiizieren diese weiter zum S1
Somatosensorik ( Nozizeption - pathologische Schmerzen )
· entzündlicher Schmerz ( ausgelöst durch Entzündungsmediatoren )
· neurogener Schmerz ( ausgelöst durch Fehlfunktion im NS / endogene Schädigung )
· neuropathischer Schmerz ( ausgelöst durch primäre Läsion im NS / exogene Schädigung )
· chronischer Schmerz ( Schmerzen über 6 Monate → kein biologischer Nutzen )
· Schmerz kann zu Schmerzkrankheit führen ( Angst / Depression / Verlust von Lebensqualität )
Somatosensorik ( Nozizeption - Schmerzsensibilisierung )
· Hyperalgesie ( gesteigerte Schmerzempfindlichkeit )
· primäre Hyperalgesie ( am Ort der Schädigung / peripherer oder zentraler Urpsrung )
· sekundäre Hyperalgesie ( ausserhalb der Schädigung / zentraler Ursprung )
· Allodynie ( nicht-schmerzhafte Reize werden schmerzhaft / Änderung der sens. Qualität / zentraler Ursprung )
Somatosensorik ( Nozizeption - Hyperalgesie - periphere Sensibilisierung )
1. Entzündungsmediatoren* → Rezeptor ( bei NGF an Tyrosinkinase-Rezeptor TrkA )
2. Aktivierung von Proteinkinasen
3. Phosphorylierung von Na+-Kanälen oder TRP-Kanälen
4. Aktionspotentiale werden leichter ausgelöst ( NGF erhöht zusätzlich Expression von Peptiden wie Substanz P )
* Kallikrein → Bradykinin (Nonapeptid) / Arachidonsäure → Cyclooxygenase → Prostaglandine / NGF
Somatosensorik ( Nozizeption - Hyperalgesie - zentrale Sensibilisierung )
· Langzeitpotenzierung (LTP) zwischen peptidergen C-Fasern und Projektionsneuronen in der Lamina I
· molekularer Mechanismus
1. anhaltende Stimulation einer nozizeptiven Afferenz
2. NMDA-Rezeptoren werden vermehrt geöffnet ( würden normalerweise nicht öffnen wegen Mg2+-Block )
3. Ca2+-Einstrom sensibilisiert AMPA-Rezeptoren
Somatosensorik ( Nozizeption - Schmerzbahnen )
· Tractus spinothalamicus ( sensorisch-diskriminative Schmerz-Qualitäten → bewusste Wahrnehmung )
( · 1. Neuron: Spinalganglion → Hinterhorn )
· 2. Neuron: Hinterhorn → Kreuzung → Vorderseitenstrang ( Tractus spinothalamicus )
· 3. Neuron: Thalamus ( VPL ) → somatosensorischer Kortex
· Tractus spinoreticularis ( affektive Schmerz-Qualitäten → unbewusste Wahrnehmung → vegetative Reflexe )
( · 1. Neuron: Spinalganglion → Hinterhorn )
· 2. Neuron: Hinterhorn → ( z.T. Kreuzung ) → Vorderseitenstrang ( Tractus spinoreticularis )
· 3. Neuron: Pons ( Formatio reticularis / Ncl. parabrachialis )
· 4. Neuron: medialer Thalamus → somatosensorischer Kortex
· Tractus spinomesencephalicus ( Tractus spinotectalis / affektive Schmerz-Qualitäten → emotionale Wahrnehmung )
( · 1. Neuron: Spinalganglion → Hinterhorn )
· 2. Neuron: Hinterhorn → Kreuzung → Vorderseitenstrang ( Tractus spinomesencephalicus )
· 3. Neuron: Mesencephalon ( Formatio reticularis )
· 4. Neuron: laterales zentrales Höhlengrau ( substantia grisea centralis ) / und andere Mittelhirnregionen
· 5. Neuron: limbisches System ( Amygdala → Angst ) / Hypothalamus ( → Appetitverlust )
Somatosensorik ( Nozizeption - kortikale Schmerzrepräsentation )
Somatosensorik ( Nozizeption - Schmerzhemmung )
· Absteigende Schmerz-hemmende Bahn:
· 1. Neuron: präfrontaler Kortex / Hypothalamus / Amygdala
· 2. Neuron: Substantia grisea centralis ( glutaminerg )
· 3. Neuron: Locus coeruleus ( noradrenerg ) + Raphekerne ( serotoninerg )
· schmerzhemmende Transmitter ( modulieren in der Lamina I + II im Rückenmark )
· Opioide ( z.B. Enkephalin )
· Serotonin
· Noradrenalin
· Adrenalin
· Funktionsweise der Opioide
· im Hirnstamm: Enthemmung absteigender Schmerz-hemmender Bahnen ( Inhibition von Ca2+-Kanälen )
· im Rückenmark: Hemmung der Übertragung von Nozizeptoren auf Projektionsneurone ( Hyperpolarisation )
Somatomotorik ( Ebenen und Schlaufen )
· 3 Ebenen
· motorischer Kortex ( Bewegungsplanung )
· Hirnstamm ( Integration von Afferenzen / Kopf- und Augenbewegungen / Stütz- und Gangmotorik )
· Rückenmark ( Bewegungsausführung )
· 2 Schlaufen ( für präzise zeitliche und räumliche Koordination von Bewegungen )
· Basalganglien
· Cerebllum
Somatomotorik ( Pyramidenbahn / Tractus corticospinalis )
· 1. Neuron ( im Gyrus praecentralis )
· Capsula interna → Pedunculi cerebri → Medulla oblongata → Decussatio pyramidum
→ 80% Tractus corticospinalis lateralis ( gekreuzt )
→ 20% Tractus corticospinalis anterior ( ungekreuzt )
· 2. Neuron ( im Vorderhorn )
Somatomotorik ( Reflexe )
· Eigenreflexe ( propriozeptive Reflexe )
· monosynaptisch
· z.B. Muskeldehnungsreflexe
· Fremdreflexe ( exterozeptive Reflexe )
· polysynaptisch
· Rezeptor und Erfolgsorgan sind nicht identisch
· Fasern der Pyramidenbahn und des extrapyramidalen Systems können die Reflexe regulieren ( Inhibition )
· Wegfall dieser inhibitorischen Regulation führt zu Spastik ( jeder kleinste Reiz führt zu Reflex )
Somatomotorik ( Reflexe - Dehnungsreflex )
1. Dehnung der Muskelspindel → Aktivierung der IA-Fasern ( glutamerg )
2. Aktivierung von ipsilateralen, extrafusalen Motoneuronen → Kontraktion des Ausgangsmuskels + Agonisten
Aktivierung von inhibitorischen IA-Interneuronen ( GABAerg ) → Hemmung der Antagonisten
Aktivierung von γ-Motoneuronen → Nachjustierung der Spindel
Somatomotorik ( Reflexe - H-Reflex )
· Eigenreflex ( Hoffmann-Reflex )
· M-Welle ( direkte Erregung ) / H-Welle ( reflektorische Erregung )
· M-Welle ist immer grösser als H-Welle, weil die H-Welle durch das antidrome AP abgeschwächt wird
· erlaubt quantitative Mesung der proximalen Anteile der peripheren Nerven
1. elektrische Stimulation der afferenten IA-Fasern → Aktionspotential läuft zum Rückenmark
2. bei genügend starker Reizung werden auch α-Motoneurone erregt → Muskelkontraktion ( M-Welle )
3. Aktionspotential der IA-Fasern wird im Rückenmark umgeschaltet → Muskelkontraktion ( H-Welle )
Somatomotorik ( Reflexe - Beugereflex )
Rückenmark ( Pathologien - Ursachen )
· Trauma ( SCI )
· Degeneration
· selektiver Zelltod
· Ischämie ( Hypoperfusion / Schlaganfall )
· Tumore
Rückenmark ( Pathologien - SCI )
· Mann-Frau-Ratio ≈ 4:1 ( v.a. zwischen 16-30 Jahren )
· 70% durch Verkehrsunfälle
· Paresen ( Lähmungen / Plegie + Paralyse = vollständiger Ausfall / oberhalb von C3 lethal )
· Tetraplegie / -parese → Verletzung oberhalb von Th2
· Paraplegie / -parese → Verletzung unterhalb von Th1
( · Hemiplegie / -parese → Störung im Motorkortex )
Rückenmark ( Pathologien - Vorderhorn-Syndrom )
· Ursachen
· Flexion / Rotation / Hypoperfusion der A. spinalis anterior
· vordere Dislokation / Kompressionsfraktur
· beschädigter Tractus corticospinalis und spinothalamicus
· Symptome
· Verlust der Motorfunktionen ( + kontralateralen Schmerz- und Temperaturempfinden )
· Propriozeption und Berührungsempfinden bleibt erhalten ( intakter Fasciculus cuneatis + gracilis )
Rückenmark ( Pathologien - Hinterhorn-Syndrom )
· Ursachen
· Hyperextension
· beschädigter Fasciculus gracilis ( + cuneatus → abhängig von Höhe der Läsion )
· Symptome
· Verlust der ipsilateralen Propriozeption → Ataxie und Gangunsicherheit
· verminderte epikritische Sensibilität
· Motorfunktion bleibt erhalten
Rückenmark ( Pathologien - Brown-Séquard-Syndrom )
· Ursachen
· penetrierende Verletzungen ( Stech- und Schusswunden )
· Frakturen der lateralen Seite der Wirbelkörper
· Symptome ( dissoziierte Empfindungsstörung )
· Verlust der ipsilateralen Propriozeption, Motorfunktion und Epikrise
· teilweise Verlust des kontralateralen Schmerz- und Temperaturempfindens
Rückenmark ( Topographie - Ausdehnung )
· Rückenmark
· Beginn: C1 ( ≈ auf Höhe des Foramen occipitale magnum )
· Ende: L2 ( Fortsetzung als Cauda equina )
· Cauda equina
· Beginn: L3
· Ende: S5
· Cisterna lumbalis ( erweiterter Liquorraum / Ort der Lumbalpunktion → nur 1x möglich )
· Beginn: L2
· Ende: S2 ( = Ende des Duralsackes )
· Filum terminale externum ( Pars duralis )
· vereinigt sich am Ende des Duralsackes mit dem Filum terminale internum ( Pars pialis )
· zieht bis zum Os coccygis
Rückenmark ( Topographie - Wirbelkanal )
· Foramen vertebrae ( bilden Canalis vertebralis → Fortsetzung in Canalis sacralis )
· Corpus + Pediculus + Arcus vertebrae
· Zwischenwirbelraum
· Discus intervertebralis + Foramen intervertebrale + Art. zygapophysealis + Ligg. flava
· Einengung des
· Canalis vertebralis → Diskusprolaps
· Foramen intervertebrale → Diskusprolaps / Facettengelenk-Problem ( z.B. Arthrose mit Osteophyten )
Rückenmark ( Topographie - Rückenmarkshüllen )
· Lig. denticulatum ( zwischen Pia mater spinalis und Dura mater spinalis / Durchtritt der Spinalnerven ist ausgespart )
· straffes Bindegewebe
· dient der Aufhängung des Rückenmarks im Duralsack
· Spatium epidurale ( zwischen Periost und Dura mater spinalis )
· mit Fettgewebe gefüllt
· enthält Plexus venosus vertebralis internus ( dient auch als mechanischer Puffer )
· Duratrichter ( im Foramen intervertebrale / umgibt Spinalnerv )
· Arachnoidalzotten im Subarachnoidalwinkel ( Vereinigung von Pia mater spinalis und Arachnoidea mater spinalis )
· vor dem Spinalganglion ändern sich die Bindegewebshüllen:
· Stratum fibrosum durae → Epineurium
· Neurothel + Arachnoidea mater spinalis → Perineurium
· Pia mater spinalis → Endoneurium
Hirnnerven ( Faserqualitäten )
· spezielle Afferenzen = Afferenzen aus Sinnesorganen
· spezielle Efferenzen = Efferenzen zu Kiemenbogenderivat-Muskulatur ( Kaumuskulatur / mimische Muskulatur / ... )
Hirnnerven ( Übersicht )
· N. olfactorius ( I )
· N. opticus ( II )
· Augenmuskelnerven ( III / IV / VI ) → Eintritt durch Fissura orbitalis superior in die Orbita
· somatomotorisch ( M. levator palpebrae / Mm. recti / Mm. obliqui )
· viszeromotorisch ( M. sphincter pupillae / M. ciliaris )
· N. trigeminus ( V )
· N. facialis ( VII )
· N. vestibulocochlearis ( VIII )
· N. glossopharyngeus ( IX )
· N. vagus ( X )
· N. accessorius ( XI )
· N. hypoglossus ( XII )
· efferente Kerne sind eher medial / afferente Kerne sind eher lateral