Somatosensory System

Schmerz- und Temperaturbahnen der Extremitäten und des Rumpfes

Die Fasern der einzelnen Hinterwurzeln sind für die Weiterleitung der Reize ganz bestimmter Hautareale (Dermatome) verantwortlich. An der Grenze jedes Dermatoms gibt es ein Areal, das von den angrezenden segmentalen Nerven mitversorgt wird. Diese Überlappung ist eine Art biologische Absicherung. Auch im Rückenmark gibt es einen Überlappungsbereich. Bevor die Axone in das Hinterhorn eintreten, teilen sie sich in auf- und absteigende Äste (Tractus dorsolateralis oder Lissauer-Randzone)

Neuron I:

Rezeptoren (Dermis) -> Nervenfasern ziehen über periphere Nerven zum Rückenmark (Zellkörper im Spinalganglion) -> Axone münden in ipsilateralen Hinterstrang und verzweigen sich: 

• Ein Ast steigt ipsilateral bis zu 10 spinale Segmente auf, zieht in Substantia grisea des Cornu posterius
• Ein Ast zieht sofort in Substantia grisea des Cornu posterius

Neuron 2:

Axone dekussieren in Commissura alba -> kontralaterale Seite zum Vorderseitenstrang -> VPL (Thalamus)

Neuron 3:

Gyrus postcentralis des Cortex (S1; Area 3a, 3b, 2 und 1)

Bahnen für Druck-, grobe Tast- und Berührungsempfindungen der Exremitäten und des Rumpfes

Da ein Ast des ersten Neurons sofort in synaptischen Kontakt mit einem zweiten trifft, während der zweite Ast auf der ipsilateralen Seite über mehrere Segmente aufsteigt, haben Verletzungen des Rückenmarks selten einen kompletten Verlust der Druck- und groben Berührungsempfindungen zur Folge. Wenn hingegen der sensible Cortex, die Capsula interna oder der Thalamus verletzt sind, ist eine Aufhebung der Druck- und Berührungsreize der kontralateralen Körperseite zur Folge

Neuron 1:

Rezeptor -> über periphere Nerven zum Rückenmark (Zellkörper im Spinalganglion) -> über Hinterstrang zur Medulla oblongata

• medial: Fasciculus gracilis (sakral + lumbal)
• lateral: Fasciculus cuneatus (thorakal + zervikal)

-> entsprechender Nucleus in Medulla (Ncl gracilis; Ncl cuneatus)

Neuron 2:

Kreuzung zur kontralateralen Seite der Medulla -> Lemniscus medialis -> VPL (Thalamus)

Neuron 3:

-> Capsula interna -> Gyrus postcentralis (S1)

Propriozeption (Tiefensensibilität), feine Tast- und Berührungsempfindung (Diskrimination) und Vibration der Extremitäten und des Rumpfes

1.  Tractus corticospinalis lateralis 
2.  Tractus corticospinalis anterior (1+2: Pyramidenbahn)
3.  Tractus rubrospinalis
4.  Tractus reticulospinalis
5.  Tractus olivospinalis
6.  Tractus vestibulospinalis
7.  Tractus reticulospinalis
8.  Fasciculus gracilis
9.  Fasciculus cuneatus
10.  Hinterwurzel
11.  Tractus spinocerebellaris posterior
12.  Tractus spinocerebellaris anterior
13.  Tractus spinothalamicus lateralis
14.  Tractus spinothalamicus anterior
15.  Tractus spinoolivaris

Mechanorezeption (Druck, Berührung und Vibration)

• Druck- bzw. Intensitätsrezeptoren:
  • Merkel-Tastscheiben
  • Ruffini-Körperchen

=> Proportional-(P-)Rezeptoren, d.h. diese Rezeptoren adaptieren nur langsam, so dass ein länger dauernder Druckreiz zu konstant vielen Aktionspotenzialen führt.

• Berührungs- bzw. Geschwindigkeitsrezeptoren:
  • Meissner-Körperchen
  • Haarfollikel-Rezeptoren

=> Differenzial-(D-)Rezeptoren, schnelle Adaption: konstanter Druckreiz -> schnelle Abnahme #AP's

• Vibrations- bzw. Beschleunigungsrezeptoren
  • Vater-Pacini-Körperchen

=> Differenzial-(D-)Rezeptoren: nur bei gleichmässiger Beschleunigung der Reizzunahme (-abnahme) zeigen sie eine konstante AP-Frequenz

Schmerz (Nozizeption)

• Freie Nervenendigungen: geringe Adaption
• reagieren auf Vielzahl von Molekülen
  • H+, K+
  • 5-HT, Serotonin
  • Histamin, Bradykinin, Prostaglandine, Substanz P
• in C-Fasern zum Rückenmark geleitet

Propriozeption (Informationen der Stellung von Gelenken im Raum und Bewegung des Körpers und Muskelkraft)

• Rezeptoren in Gelenken, Muskelspindeln, Sehnen und Haut
• im Gehirn werden Signale aus Gleichgewichtssystem, dem Kleinhirn und dem visuellen System integriert

Temperatur

• Freie Nervenendigungen
• Proportional-Differenzial-(PD-)Rezeptoren
• Temperaturzunahme: Frequenzerhöhung der AP in einer "Warmfaser" bis ein neuer Wert mit konstanter AP-Frequenz erreicht ist
• C-Fasern (Kaltfasern auch in A_d-Fasern) zum Rückenmark geleitet

1.  Ruffini-Körperchen
2.  Meissner-Körperchen
3.  Vater-Pacini-Körperchen
4.  Merkel-Tastscheiben

Ein Reiz wird durch geeignete Rezeptoren aufgenommen, meist durch Veränderung des Membranpotenzials der Rezeptorzelle (Rezeptorpotenzial / Generatorpotenzial): Transduktion

• involviert stretch-sensitive Na-Kanäle
• mechanische Deformation öffnet die Kanäle -> Natrium tritt in Nervendigungen ein -> Depolarisation (Rezeptorpotenzial)
• verbreitet sich bis zum ersten Ranvier-Schnürring: Öffnung von Spannungssensitiven Natrium-Kanäen: Generatorpotenzial
• bei Erreichen der Schwelle wird ein Aktionspotenzial generiert

Transformation: Umkodierung des Generatorpotenzials in ein Aktionspotenzial