Gå tilbake

Basalgangliene

Basalgangliene

 

Basalganliene består av:

o   putamen

o   nucleus caudatus

o   globus pallidus (interna + externa).

o   substantia nigra (pars reticulata + pars compacta)

o   nucleus subthalamicus

o   Nucleus lentiformis (putamen + globus pallidus interna og externa)

o   Striatum (putamen + nucleus caudatus)

o   Pallidum (Globus pallidus int./ext. + substantia nigra, pars reticulata)

 

Generelle funksjoner:

 

-        involvert i planleggingen og initieringen av bevegelser.

-        valg av bevegelsesmønstre, ofte i relasjon til motivasjon og emosjoner. Bevegelsesmønstre innebærer ofte at agonistene må stimuleres og antagonistene må inhiberes. Derfor består banen av en direkte og en indirekte bane.

-        læring og automatisering av bevegelser (kognitive aspekt av motorikk). Denne bevegelseshukommelsen er i stor grad non-deklarativ.

-        basalgangliene er forbundet til supplementær-motorisk area (SMA), pre-motorisk area (PMA) og prefrontalcortex.

-        modulering av basalganglier skjer før og under en bevegelse.

 

 

 

Forbindelser og signalveier (cortex-basalganglier-thalamus-cortex)

 

Macintosh HD:Users:ErikMork:Desktop:Skjermbilde 2013-09-26 kl. 12.42.37.png

 

 

- Den direkte banen vil, utifra normal signalgang, aktivere det intenderte

motoriske programmet eller de agonistiske musklene for en bevegelse. Dopaminerge fibre mot GABA + substans P (striatopallidalbane) vil stimulere/eksitere denne prosessen, ved at GABA + substans P har D1-reseptoren (dopamine virker eksiterende på denne). Banen er direkte fordi striatopallidofibre går direkte til globus pallidus internus.

 

- Den indirekte banen vil, utifra normal signalgang, gjøre en suppresjon av et bredt

register av “konkurrerende” motoriske programmer eller de antagonistiske musklene. Dette gjøres ved ved å inhibere GABA + enkefalin (striatopallidalbane (externus)) (GABA + enkefalin har D2-reseptorer, som dopamine har inhibitorisk effekt på). Banen er indirekte fordi den striatopallidale banen ikke går direkte til globus pallidus internus, men går via subthalamicus fra globus pallidus externus.

 

Kortikostriatalbanen

 

De aller fleste signalene som skal til basalgangliesystemet, går innom striatum (neostriatum) først. Dette er som oftest afferente fibre fra cortex (flest), thalamus og dopaminholdige cellegrupper i mesencephalon (mest fra substantia nigra, pars compacta). Putamen og nucleus caudatus får derimot signaler fra forskjellige deler av cortex. Putamen får fra SI og MI, og siden disse er forbundet med direkte kontroll av bevegelser, sier vi at signalene til putamen er ofte ubearbeidet. Nucleus caudatus derimot får signaler fra assosiasjonscortex som i stor grad bearbeider informasjon ved å sette forskjellige former for stimuli sammen som danner grunnlaget for å utføre en målrettet handling. Transmitter her er glutamat.

 

På Dr. Najeebs tegning ser vi de to aksonene som går ned til striatum fra cortex (kortikostriatalbanen) og disse bruker som kjent glutamat. Vi husker hva fra videoen: når vi utfører en bevegelse er den svært ofte tosidig. Vi husker fra refleksavsnittet: når m. quadriceps skal bli stimulert for å kunne sparke frem (en ekstensor), må dets antagonist hemmes (hamstring, en fleksor). Samme konsept brukes i basalgangliene, som vi husker er viktig for å bestemme bevegelsesmønster. Hvis jeg ønsker å lukke hånden min må fleksorene i underarmen stimuleres/aktiveres. Samtidig må ekstensorene i underarmen inhiberes, slik at de ikke motstår fleksjonen. Dermed ser vi hvordan basalgangliene selekterer bort de bevegelsesmønstrene (dvs. de musklene) som ikke er nødvendige for det bevegelsesmønsteret vi ønsker å utføre. Og med tanke på at putamen mottar uprosessert informasjon, er det viktig at basalgangliene siler ut unødig informasjon.

 

Dermed har vi, som vi ser på Dr. Najeebs tegning, to kortikostriatale baner til striatum. Den ene utgjør den direkte banen som aktiverer det ønskede motoriske programmet med de riktige musklene, og den andre utgjør den indirekte banen som inhiberer det/de programmene som ”konkurrerer” med ønskede.

 

Thalamostriatalbanen

 

Striatum mottar også fibre fra intralaminære thalamuskjerner, og vi mener disse signalene formidler krav om oppmerksomhet, knyttet opp mot de målrettede handlingene. Transmitter er glutamat.

 

Baner fra striatum til globus pallidus (striatopallidalbaner)

 

Vi tar den direkte og indirekte banen hver for seg utifra Dr. Najeebs tegning.

 

Direkte:

 

GABAerge projeksonsnevroner (MSN) Medium spiny neurons som går til globus pallidus internus (fra putamen) og substantia nigra (pars reticularis) (fra nucleus caudate). GABA + substans P. Nucleus caudate til pars reticularis styrer sakkadiske øyebevegelser. GABA + substans P har D1 som reseptor. Stimuleres av dopamin fra de nigrastriatale banene.

 

 

Indirekte:

 

GABAerge projeksonsnevroner (MSN), men disse går til globus pallidus externus. GABA + enkefalin. Har D2 som dopaminreseptor. Dopamin virker inhibitorisk. Om denne banen blir stimulert eller inhibert avhenger av balansen mellom dopaminfrisetting og glutamatfrisetting. Glutamat vil stimuere, dopamin inhibere. Som oftest er det ingen total dominans av verken den ene eller andre, og dermed kan vi gradere suppresjon på det konkurrerende motorsystemet. Antagonister skal nemlig gradere bevegelsen vi gjør, slik at vi ikke gjør en ”over-shoot”.

 

Kolinerge fibre (internevroner)

 

Inne i striatum er det kolinerge internevroner som er bundet til GABA + SP og GABA + enkefalin på samme måte som dopaminfibrene fra substantia nigra. Disse har derimot motsatt effekt av dopamin og har acetylkolin som transmitter. Dvs. at på GABA + SP vil den være inhibitorisk og på GABA + enkefalin er den stimulerende (samme som glutamat fra kortikostriatalbanen). Dermed har vi nok en balanseringsfaktor som er viktig for utfallet av bevegelsen. De dopaminerge fibrene danner også synapse med de kolinerge fibrene og dopamin inhiberer disse. Dermed har vi en balansering av balanseringen (balansception!!!)

 

Globus pallidus til thalamus (pallidothalamusbanen) og thalamokortikolarisbanene

 

Vi fortsetter videre fra globus pallidus til thalamus:

 

Direkte:

 

GABAerge (efferente) fibre fra globus pallidus internus til thalamus og substantia nigra pars reticularis (pallidothalamusbanen). Til thalamus går fibrene til nc. ventralis lateralis (VL) og nc. ventralis anterior (VA). Det må likevel merkes at når VL-efferenter går til PMA og VA-efferenter går til SMA. De virker også inn på prefrontal-cortex via nucleus caudatus, noe som beviser kognisjonsfunksjonen til basalgangliene.

 

striatopallidalbanen aktiveres, så vil denne inhiberes (pga. forrige banes bruk a GABA). VA og VL sender efferenter både til cortex (thalamokortikolaris) og tilbake til striatum (thalamostratialbanen) (bruker glutamat). Dette beviser basalganglienes effekt på motorcortex og dermed også pyramidebanen og dermed indirekte kortikospinale baner. Pallidothalamusbanen skal egentlig inhibere thalamokortikolarisbanen, men blir selv inhibert av striatopallidalbanen i en disinhibisjon. Dermed fyrer thalamokortikalbanen uforstyrret.

De efferente fibrene fra pars reticularis går VA (flest) og nucelus medialis dorsalis (MD). Denne kan funksjonelt sett anses som den samme som overgangen fra globus pallidus internus.

 

Indirekte:

 

GABAerge fibre (efferente) går fra globus pallidus externus til subthalmicus via GABAerge fibre og deretter til globus pallidus internus via glutamaterge fibre. Derfor kalles denne banen den indirekte banene fordi den går via subthalamicus. Fra globus pallidus internus går de samme fibrene til thalamus og videre til cortex.

 

Funksjoner:

 

Gå gjennom for deg selv med tegningen til Dr. Najeeb gangen i den direkte og indirekte banen, både med å uten påvirkning av dopaminfibre.

 

Basalgangliene har vist seg å delta i og understøtte andre deler av hjernen i mange oppgaver som involverer de fleste systemer. Det er dermed vanskelig å si noen bestemt funksjon.

 

Planlegging og læring:

 

Av alle forbindelsene som går ut fra basalgangliene, er det svært mange som går til supplementærmotorisk area (SMA), premotorisk area (PMA) og prefrontalcortex. Ut ifra dette mener vi at basalgangliene er viktig for planleggingen av en bevegelse. Dette kan være at flere delbevegelser skal utføre en sammensatt bevegelse eller at sensorisk stimuli skal omsettes til en hensiktsmessig motorisk respons. Likevel har det vært gjort tester på aper som har ødelagt globus pallidus. Apen utførte innlærte bevegelser på samme måte som før, bare langsommere og med bevegelsesforstyrrelser. Selve utførelsen var ikke betydelig endret, noe som beviser at lammelse ikke er symptomer. Dette kan bety at bevegelseskommandoen eller programmet for bevegelsen ikke sitter i basalgangliene, men muligens heller i cortex som initierer hele prosessen.

 

Læring av en bevegelse er noe man også spekulerer i om kan være knyttet til basalgangliene. Dette innebærer bevegelser som vi prøver å automatisere på oss selv.

 

 

 

Motivasjon og bevegelser:

 

Siden basalgangliene er linket med prefrontalcortex, binder de motivasjon og emosjoner til bevegelser.

 

 

Sykdommer forbundet med basalgangliene:

 

Siden vi ikke vet mye om basalganglienes funksjon, har vi få forklaringer på symptomene rundt sykdommer knyttet til disse. Det sikreste vi vet er at symptomene er motoriske og det skjer for det meste eldre. Karakteristisk ved basalganglieskade er: akinesi (vanskelig å starte bevegesler), bradykinesi (bevegelser foregår langsommere enn normalt), hypokinesi (få spontane bevegelser) og dyskinesi (ufrivillige bevegelser).

 

Ut ifra disse karakteristika, kan vi dele sykdommene i to:

 

Parkinsons sykdom

 

Macintosh HD:Users:ErikMork:Desktop:Skjermbilde 2013-09-26 kl. 11.35.10.png

 

Bildet viser de to delene som substantia nigra består av: pars compacta og pars reticulata. Husk at substantia nigra går over i mesencephalon; dette kan vi se ved å ta et transversalsnitt av mesencephalon, der vi ser svarte merker. Pars compacta er nevronrikt og har stor kons. av dopaminerge nevroner. Det er denne delen som blir degeneret (cellesvinn) ved Parkinsons sykdom. Det som skjer fysiologisk er at dopaminfrisetting blir mindre og dette påvirker både den direkte og indirekte banen (kolinerge internevroner blir også uinhibert).

 

Patologien til Parkinson er progressivt tap av dopaminerge nevroner i Substantia nigra (pars compacta) med affeksjon av signaloverføring i de dopaminerge nigro-striatale baner.

GABA + SP (direkte) blir ikke fasilitert (styrket, dvs. den stimuleres av glutamat, men dette er ikke nok), og disinhibisjonen svikter (inhibitoren blir ikke stimulert til å inhibere den neste inhibitoren) som i neste omgang gjør at thalamokortikalbanene bli inhibert.

GABA + enkefalin (indirekte) blir stimulert fordi dopamininhibisjonen stoppes og banen fra subthalamicus via globus pallidus internus inhiberes ikke, slik at banen opp til cortex kan bli inhibert.

Dette vil føre til, i det lange løp, at begge thalamocorticale b baner til motorcortex blir inhibert.

 

Symptomer

 

-        Akinesi (vanskelig å starte bevegelse)

-        Bradykinesi (bevegelser er langsommere)

-        Hypokinesi (bevegelsesfattigdom, mimikfattig)

-        Rigiditet (stivhet, pga. økt muskeltonus)

-        Tremor (skjelving)

 

Symptomer: akinesi (vanskelig å starte bevegelser selv om personen ønsker det), bradykinesi (bevegelser foregår langsommere enn normalt) og  hypokinesi (få/ingen spontane bevegelser, mimikfattig (bevegelsesfattigdom)) gjør seg gjellende her. Det er også økt hviletonus i både ekstensor- og fleksor-musklene (rigiditet) og skjelving fordi balansesystemet mellom agonister og antagonister er ødelagt (tremor). Vanligvis vil det være en balanse mellom fleksjon og ekstensjon slik at kroppsdelen, eks. armen, holdes i ro. Men når systemet er ødelagt kan kontraksjoner overstyres i både fleksorer og ekstensorer. Dette betyr at dersom en med Parkinson overflekser, så vil kroppen respondere med en overekstensjon og om igjen. Dett skaper skjelving.

(hypokinetisme).

MPTP-Parkinson er en type Parkinson der det narkotiske stoffet MPTP degenerer dopaminfibre i pars compacta.

Dopamin-blockers, del av anti-psykotisk medisiner, har en analog effekt ved at D1 og D2 blokkeres.

 

Huntingtons chorea

 

Huntingtons chorea er ofte ansett som det motsatte av Parkinson og er arvelig sykdom (autosomalt dominant gen (kromosom 4), nok med en kopi fra enten mor eller far). Her er kun GABA + enkefalin-aksoner (MSN) ødelagt og dermed vil ikke det indirekte banen fungere normalt. Disinhibisjonen av aksonet som går tilbake til globus pallidus internus fra subthalamicus skjer ikke, og thalamokortikalbanen blir stimulert. Da blir cortex overstimulert.

 

Symptomer: rykkvise, ukontrollerte bevegelser (chorea). Ballistiske bevegelser (hyperkinesi).

 

 

Gå tilbake