CNS översiktlig uppbyggnad och funktion Flashcards
Vilka tre grundsystem kan CNS delas upp i?
Sensoriskt (in), motoriskt (ut) och motivationssystemet (överväger och initierar beteenden)
Hur förmedlar tarmen signaler till hjärnan via EC-celler?
Majoriteten av 5-HT i kroppen syntetiseras, lagras och frisätts från en undergrupp av enteroendokrina celler som kallas enterokromaffin (EC) celler i tarmslemhinnan 4 , 5 (Fig la,c). Eftersom de inre och yttre afferenta nerverna i tarmen inte når in i lumen där de kan ta prov på näringsämnen, toxiner eller andra signaler för att initiera reflexsvar, fungerar EC-celler som sensoriska omvandlare som svarar på kemiska och mekaniska stimuli 6 . Enterokromaffinceller använder det hastighetsbegränsande enzymet tryptofanhydroxylas 1 (TpH1) för att syntetisera serotonin 7 , 8 . Liksom är fallet för andra typer av enteroendokrina celler, är de sekretoriska granulerna av EC-celler övervägande lokaliserade vid basalytan, och detta anses representera huvudstället för 5-HT-frisättning. Det finns dock morfologiska bevis för 5-HT-frisättning vid den apikala ytan av EC-celler 9, och detta överensstämmer med förmågan att detektera 5-HT- frisättning vid slemhinneytan med elektrokemitekniker 10-12 . Som beskrivs mer i detalj nedan, förmedlar 5-HT frisatt från EC-celler många GI-funktioner, inklusive peristaltik, sekretion, vasodilatation och uppfattning av smärta eller illamående, genom aktivering av en mångfaldig familj av 5-HT-receptorer på inre och yttre afferenta nervfibrer som finns i lamina propria.
Hur är CNS hinnsystem uppbyggt?
Hjärnan och ryggmärgen har samma hinnuppbyggnad. Hinnorna övergår direkt från hjärnan till ryggmärgen.
Dura mater, arachnoidea och pia mater.
Duran är stadig och har en stödjefunktion. Den kommer också gå ner i hjärnans stora fåror, framför allt mittfåran mellan de två hemisfärerna. Den delar således in hjärnan i segment, för ökad stabilitet. Duran består av två skikt, periostealskiktet och meningealskiktet. Ofta löper dessa tillsammans, men på vissa ställen splittas de upp till blod hålrum, sinusiteter. Dessa är som en del av vensystemet, fast de tekniskt sett inte är vener. De har dock en dränagefunktion, och merparten av hjärnans vener tömmer sig i sinusiteterna på väg tillbaka till hjärtat.
Till skillnad från i hjärnan, så ligger inte dura mater an mot benet vid ryggmärgen, utan det bildas istället ett fettfyllt hålrum utanför (epiduralrummet). I detta kan man injicera epiduralanestesi, som då kommer verka endast i detta hålrum, och då endast på de fibrer som är omyeliniserade där, alltså spinalnervernas smärtfibrer. Skelettmusklernas efferenta motoriska fibrer är myeliniserade i det här området och påverkas således mindre. Man uppnår smärtlindring med bibehållen motorik. Anestesi kan dock även läggas innanför hinnorna, i CSV (sk spinalanestesi), och då uppnås en fullkomlig anestesi av underkroppens spinalnerver, således även immobilitet. Detta är lämpat för mer avancerade ingrepp.
Araknoidea ligger på insidan av dura. Den är tunn, slöjaktig och med en spindelvävsstruktur. I subaraknoidalrummet finns ett tunt nätverk av bindvävsfibrer från araknoidea. Detta rum, tillsammans med spinalkanal och ventriklar är fyllda med CSV. Denna är stötdämpande, och stödjer nervvävnaden som flyter omkring i denna vätska. Den förhindrar att hjärnan faller ihop av sin egen vikt, istället flyter den omkring som ett litet foster i en livmoder.
Pia mater ligger allra innerst, och syns bara som en glans över hjärnans yttre veck.
Hur fungerar CSV?
CSV bildas i kärlplexa i ventriklarna kallade plexus choroideus. Det bildas genom att blodplasma filtreras, och att ytterligare komponenter i vätskan aktivt transporteras ut i den. I normalfallet är den cell- och proteinfri och har en längre koncentration av glukos och aminosyror.
CSV har en speciell jonsammansättning som är idealisk för nervfunktion. Den har en lägre koncentration av K+ än blodplasman, och också i stabilare nivå, eftersom skelettmuskulaturen med dess omsättning av kalium är en stor del i de stora och fluktuerande kaliumnivåer som kan ses i andra delar. I blodplasman finns inga nerver, men det ligger däremot nerver fritt i CSV. Därför skulle det ha en för stor påverkan på nervernas membranpotential om K+ nivåerna i CSV var samma som i blodet.
Hos en vuxen finns ca 110-120 ml (subaraknoidalrummet)+20-25 ml (ventriklarna) CSV i omlopp, men det sker hela tiden en omsättning av vätskan och dygnsproduktionen är runt 500 ml.
CSV produceras i ventrikelsystemet av plexus choroideus, små knoppar av cellplexa som uppstår ur pia mater och sträcker sig in i ventriklarna. Det dräneras åter in i det venösa flödet i subaraknoidalrummet av att en liten tryckskillnad verkar i arachnoida granulationer, områden av fransliknande strukturer av arachnoidea som sträcker sig upp i vensinus och tillåter passage av CSV.
CSV har en stötdämpande och stödjande funktion för CNS-vävnaden. Den fungerar som näringslösning för cellerna och dessutom som volymkorrigeringsbuffert, alltså om en del av hjärnan skulle börja svälla så kan motsvarande del av CSV reabsorberas för att lämna plats för svullnaden. Detta kan kompensera för mindre incidenter.
Hur fungerar BBB?
Det sker ett sort utbyte mellan CSV och cellerna i CNS vävnad. Dock är utbytet mellan de “inre delarna” av CNS och själva blodet betydligt minde än i resten av kroppen, alltså kapillärerna i CNS är mycket mindre genomsläppliga. Detta utgör Blod-Hjärn-Barriären.
I den ingår också de speciella gliaceller som finns i anslutning till kapillärerna.
Här sker alltså en betydligt större selektiv kontroll av vilka hydrofila ämnen som tillåts passera, detta då genom aktiv transport med olika transportprotein.
Dock kan hydrofoba ämnen fortfarande lätt passera då de diffunderar över cellmembranets lipidskikt.
Barriären bidrar bla till att skydda CSV från blodets högre och mer fluktuerande K+ koncentration. Den håller också koncentrationen av aminosyror mycket lägre. Detta är relevant då många aminosyror används som neurotransmittorer och synapssignalen skulle störas av för hög aminosyrakoncentration utifrån.
Många läkemedel har svårt att passera BBB.
Ryggmärgens översiktliga uppbyggnad?
Länken mellan hjärnan och perifera nervsystemet, samt en viktig omkopplingsstation för reflexer som aldrig färdas upp till hjärnan utan hanteras enbart på spinal nivå.
Den slutar i conus medullaris, som hos en vuxen är i nivå med L2 och övergår därefter i cauda equina, som är som en svans av nervrötter. Denna kommer fortsätta att omges av en säck av dura, araknoidea och subaraknoidalrummet fyllt med CSV och är således en lämplig plats för LP.
Nerverna från CE utgår typiskt från L1-L5 och innerverar ben, blåsa, anus och perineum. Inklämning, exempelvis av diskbråck, tumör eller blödning, kan orsaka cauda equina syndrom, vilket ger påverkan på dess innerverade strukturer. Då det kan påverka möjligheten att kissa eller känna behov av att kissa kan det vara ett akut tillstånd då det finns risk för ruptur.
Hur är spinalnerverna organiserade?
De finns i cervikal, thorakal, lumbal, sakral och coccygeal nivå. Från respektive nivå utgår 8, 12, 5, 5, 1 spinalnerver.
Dessa är indelade i segment och varje segment innehåller ett par spinalnerver som innerverar muskler och hud i samma kroppssegment. Således lika många segment som spinalnerver. På huden märks det tydligt som dermatom. Myotomen är mindre välordnade.
Vissa muskler får i fosterstadiet sin innervering innan de vandrat till sin slutliga plats, de kommer då fortsätta ha innerveringen som hörde ihop med myotomet på den plats där de utvecklades.
Exempelvis diafragman som utvecklas i halsen i segment C4, men sedan vandrar ner till sin slutliga plats. Den kommer dock fortfarande vara innerverad av C4.
Ventrala och dorsala rötter kommer skicka ut varsin nervbunt som är motorisk vs sensorisk (de är enkelriktade så bara en sorts fiber per rotbunt), dessa kommer sammansmälta strax efter dorsalrotens sensoriska ganglion (ventralroten har inga ganglion i detta läge utan omkopplar via nuclei i spinae), och den nya sammansmältningen kommer mixa motoriska och sensoriska fiber och dela sig igen precis i samband med utpassagen från vertebrae. Vi kommer se en tjock rami anterior som försörjer kroppen anteriort-lateralt både sensoriskt och motoriskt, och på thorakalnivå skicka ut interkostalnerver för att gå parallellt med costae och försörja dess muskulatur och hud, samt hud och muskler i övre bukområdet. Det är också de ventrala rami som bildar plexan.
En betydligt mindre rami posterior innerverar rygg och nacke.
I samband med denna delning kommer också två ramus communicans avlöpa, en vit och en grå. Detta är ansvariga för autonom kommunikation, speciellt sympatisk.
Ryggmärgens inre uppbyggnad?
Består av grå och vit substans. Grå i mitten och vit omgivande. Den grå substansen innehåller soma och dendriter, den vita substansen myeliniserade axon (det är från myelinskidorna den får sin färg). Axonen löper parallellt med ryggraden.
Sett ur en snittyta är den grå substansen fjärilsformad med ventralhorn och dorsalhorn.
Spinalnerverna har tre huvudtyper av axon, sensoriska, motoriska och autonoma.
Spinalnerverna kommer också dela upp sig i en ventral och en dorsal rot.
De sensoriska fibrerna går in via de dorsala rötterna kring dorsalhornet, och de motoriska går ut ventralt kring ventralhornet. (“Man går framåt”)
De sensoriska fibrerna kommer från pseudounipolära celler som alltså har sina cellkroppar utanför ryggmärgen, samlade i spinalganglier som ligger utanför spinae mellan kotkropparna. De kan vara direkt förbundna med ryggmärgens motoriska celler, eller så kopplas de från ett eller flera interneuron (signalförmedlarneuron som har hela sin cell i CNS).
Signaler från sinnesnervceller överförs till andra delar i CNS via axoner i den vita substansen.
Gangliers motsvarighet i CNS heter kärnor/nucleus.
Det är sådana kärnor som innehåller de somatomotoriska fibrernas soma. I det fallet i ventralhornet.
Efferent information går från hjärnan till grå substans via axoner i den vita substansen. Många av dessa fibrer kommer också överkorsa i hjärnstammen eller ryggmärgen.
På samma sätt är det med afferenta signaler, således råder ofta ett kontralateralt förhållande mellan hjärnhalva och kroppshalva.
I ett litet sidohorn har de autonoma fibrerna sina soma. Således finns bara sidohorn i de delar av ryggmärgen där autonoma nerver ursprunger.
Hornen är som staplar av cellkroppar.
Hur fungerar reflexer?
Reflexer är impulser som kopplas om från sensoriska till motoriska impulser redan i ryggmärgen utan att behöva bearbetas av hjärnan, således går det mycket fort. Man talar då om en reflexbåge.
Dock kan reflexer påverkas och utlösas av bestämda signaler från hjärnan. All omedveten muskel- och körtelaktivitet i kroppen kan ses som en typ av reflex, således all aktivitet i glatt muskulatur etc.
När det handlar om reflexmässiga reaktioner i skelettmuskulatur talar man om somatiska reflexer. Ex sträckreflexer, senreflexer och flexorreflexer.
Hur fungerar sträckreflexer?
Sträckreflexen motverkar överdriven sträckning av en muskel genom att när den utlöses av sensorisk feedback från den sträckta muskeln, skicka tillbaka signaler via motorneuron till dels den sträckta muskeln, som kontraheras, och dels dess antagonist, som relaxerar.
Detta är nödvändigt för att kroppen ska kunna upprätthålla en position. Utan sträckreflex kan man inte hålla balansen.
I muskeln finns extrafusala muskelfibrer, de som sköter normal kontraktion, samt intrafusala muskelfibrer. Dessa är som sträcksensorer som ligger inbäddade i muskeln och består av två kontaktila yttre delar och en inre del som inte kan kontraheras men som är ansluten till sensoriska fiber. När muskeln sträcks ändras formen runt de sensoriska nervändarna vilket kommer orsaka en depolarisering. Signalvägen från och till muskel via ryggmärg har bara en enda synaps (direkt mellan sensorisk och motorisk bana i ventralhornet) och således sker reaktionen mer eller mindre ögonblickligen. Detta är den enda reflex som fungerar så snabbt.
Signalvägen från muskel till antagonistmuskel behöver gå via ett interneuron i ventralhornet som omvandlar signalen från excitatorisk till inhibitorisk.
Muskelspolarnas känslighet justeras hela tiden med längden på muskeln. Känsligare muskel vid förkortning ger att sträckreflexen utlöses normalt även vid mer relaxerade intrafusalfibrer.
De kontraktila ändarna innerveras av särskilda gammamotorneuron som är tunnare än de alfamotorneuron som innerverar extrafusalfibrerna. Gammamotorneuronen kommer kontrahera ändarna på intrafusalfibern när muskeln förkortas, för att motverka förkortningen av intrafusalfibern. Detta gör att fiberns känslighet bibehålls oavsett muskellängd. De skickar också data till hjärnan om hur muskeln beter sig i avseende på längd och kontraktionshastighet vilket tillåter hjärnan att justera rörelsen. Två typer av intrafusalfibrer finns för detta. En informerar om statisk längd och en om kontraktionshastighet.
Hur fungerar senreflexer?
Eftersom senfästet är den svagaste punkten på muskeln finns senreflexen för att skydda muskeln från att lossna vid kontraktion.
Nära övergången till muskeln finns golgis senorgan, som en datainsamlingskapsel precis i gränslandet mellan muskel och sena. Det finns nervfibrer som är inflätade mellan kollagenfibrer från senan, och när kollagenfibrerna rör sig unisont med muskeln kommer nervfibrerna klämmas eller ändra form. Detta triggar depolarisering. Den sensoriska fibrerna är kopplade till hämmande interneuron i ryggmärgen och via dessa kopplas tillbaka till motorneuron som inhiberas. Om senan sträcks kraftigt kommer alltså muskeln reflexmässigt relaxera. Detta har liten betydelse vid normal muskelanvändning. Dock är det också en detektionsstation som förmedlar information om kraftutveckling till hjärnan som inte kan få den informationen från övriga muskeln. Eftersom senorganet är seriekopplat med den extrafusala muskelfibern är det muskelkraften och inte muskellängden som styr responsen. Information om muskellängd förmedlas av intrafusala fibrer.
Hur fungerar flexorreflexer?
Står bakom mekanismen med att en kroppsdel automatiskt dras tillbaka när den stöter på något obehagligt.
Initieras av sensoriskt smärtstimuli som ger en nervsignal bak i dorsalhornet (man drar sig BAKÅT) som via ett interneuron kopplar om till stimulering av muskelfibrer i flexormuskulaturen för aktuell kroppsdel. Samtidigt kommer den sensoriska signalen också via hämmande interneuron inhibera kontraktion av antagonistmuskulatur.
Detta sker alltså, i det fallet det är en reflex, via ryggmärgen utan inblandning av hjärnan. Således kommer reaktionen innan vi har blivit medvetna om smärtan. De sensoriska smärtnervcellerna har synapser både med reflexbågen och med sensoriska fibrer som leder längre upp i CNS. När smärtinformationen når hjärnan kan vi också reagera viljestyrt på den. Hjärnan kommer då förstärka samma beteende som reflexen initierat. Det finns dock en möjlighet till att “overrida” detta beteende när frontalloben(?) blir inblandad och man kan således välja att stanna kvar i smärtan trots ovan nämnda smärtstimuli. På samma sätt kan hjärnan stimulera de motoriska synapserna baserat på andra intryck, exempelvis från syn etc, vilket gör att kroppsdelen kan flyttas innan den utsätta för faran.
Alla signaler till motorneuron går via synapser i ventralhornet.
Hur styr ryggmärgen rörelse?
Det finns en grundläggande rytmgenerator i ryggmärgen som gör att den grundläggande delen av förflyttningsrörelsen inte är beroende av hjärnan. Dock styr hjärnan över all balans och koordination, vilket gör att dipedala djur (till skillnad från quadripedala) i praktiken ändå behöver hjärnan för att klara av att stabilisera kroppen tillräckligt under gången.
Utan hjärna kan vi dessutom inte förflytta oss mot ett mål, utan vi kommer bara gå och gå i den initiala riktningen tills det tar stopp.
Grundläggande framåtrörelse är alltså inte beroende av sensorisk information i teorin, men i praktiken blir den det ändå.
