PBL Fall 7: Sensorik


 

Fallbeskrivning

Person får en kniv in i ryggrmärgen och skär av delar av den. Efter flera tester kommer man fram till att vissa känsle, smärta, temperatur, kropphållning skiljer sig från sida och nivå i kroppen. Man ska nu ta reda på vilka banor som finns och hur sensoriken förmedlas i kroppen.

 

Studiemål

  • Senorik Perifiert -> Cortex
  • Spinokortikala/thalmatiska - banor. 
    • Överkorsningar
  • Prioritersordningar - Modaliteter
  • Lamina och grå substans
  • Cortex - Vart går signalerna
  • Nocicept, Neurogen, Refererad smärta
  • Perifiert och central sensitering
  • Segmentell och central smärtlindring

 

Dagsschema

Övergripande anatomi för CNS (väldigt kort): grå substans (lamina), hjärnstammen, thalamus

Ascenderande somatosensoriska banor organiserade efter modalitet:

- Vägen från periferin till cortex (kropp och ansikte)
- Omkopplingar, kärnor, banor, nervändar och fibertyp

- Lätt beröring, vibration och proprioception

- Smärta och temperatur

- Omedveten proprioception (spinocerebellära banan)

Fikapaus

Somatosensoriska cortex: lokalisation och indelning (Broddmans areor), var "landar" modaliteterna?

Smärta:

- typer 
1. Nociceptiv
2. Neurogen
3. Idiopatisk
4. Psykogen
- sensitisering
- smärthämning

 

 

Studieguiden

 

 

Rörande ryggmärgen bör studenten kunna beskriva:

 

  • Antalet spinala nerver på respektive kotnivå.
  • - Ryggmärgens längd i förhållande till kotpelaren samt hur namngivningen av spinala nerver sker.
  • - Begreppen ventral och dorsal rot, spinal nerv, dermatom, vit och grå substans.
  • - Organisationen hos exteroceptiva och proprioceptiva ryggmärgsreflexer, t ex längd-servo- respektive kraft-servosystem samt bortdragningsreflexen.
  • - Organisationen hos spinala motorneuronpooler och deras förhållande till de perifera musklernas olika lokalisation.
  • - Översiktligt var de viktigaste bansystemen förlöper i ryggmärgen.
  • - Organisationen hos spinala mönstergeneratorer t.ex. för lokomotion.
  •  

     

  • Rörande somatosensoriska system bör studenten kunna beskriva:

  • - Hur sensoriska systemen syftar till att förmedla information om omgivningen och att denna
  • information huvudsakligen används för perception och kontroll av våra rörelser.
  • - De olika typerna av hudreceptorer såsom nociceptorer, termoceptorer och mekanoreceptorer, men även de olika subtyperna och hur de olika receptorerna kan aktiveras, hur de är lokaliserade och deras funktion.
  • - De olika typerna av proprioceptorer såsom muskelspolen, Golgi senorgan och ledreceptorer och dessutom deras uppbyggnad (ffa muskelspolen), hur de kan aktiveras och hur aktivitet i Ia- och Ib-afferenter ger upphov till reflexer.
  • - Hur proprioceptiv information och informationen från mechanoreceptorer ascenderar i dorsalkolumn-mediala lemnisk systemet och hur detta system ascenderar i ryggmärgen, dvs i fasciculus gracilis och fasciculus cuneatus, och dess somatotopa organisation.
  • - Hur dorsalkolumn-mediala lemnisk systemet omkopplas i nc gracilis och nc cuneatus, och hur informationen fortsätter upp till specifika delar av thalamus.
  • - Hur informationsbearbetning sker i omkopplingskärnorna, t.ex. feed-back inhibition (detta kommer att diskuteras under föreläsningarna).
  • - Hur informationen når den somatosensoriska delen av cerebrala cortex och på vilket sätt somatosensoriska cortex är funktionellt och somatotopt organiserat.
  • - Översiktligt somatosensoriska cortex plastiska egenskaper.
  • - Hur nociceptorer i olika vävnader reagerar på stimulering.
  • - Mekanismerna bakom hyperalgesi efter skada.
  • - Översiktligt organisationen av perifera och centrala smärtbanor - Översiktligt fysiologiska analgetiska mekanismer

 

Tentafrågor

Exempel på tentamensfrågor

  • Vilken typ av stimuli aktiverar en Ruffini-korpuskel och adapterar den snabbt eller långsamt?
  • När en signal detekterats av en perifer receptor så skickas den vidare via perifera nervfibrer till centrala delar av nervsystemet. Vilken typ (klass och subklass) av nervfiber förmedlar generellt information från mekanoreceptorer?
  • I dorsalkolumn-mediala lemnisk-systemet förmedlas en stor del information från lågtröskliga mekanoreceptorer. På vilken nivå i CNS överkorsar fibrer med denna typ av information?
  • Den mediala lemnisken huserar två centrala (i dubbel bemärkelse) kärnor för somatosensorisk information. I dessa omkopplas mekanosensorisk information från övre (ovanför T6, under ansikte) respektive nedre (nedanför T6) kroppshalva. Vilken av dessa två kärnor ligger mest lateralt i denna region och vilken kroppshalva ansvarar den för?
  • Innan information relaterad till ett mekaniskt stimulus på armen når den sensoriska barken passerar den thalamus. I vilket kärnkomplex omkopplas informationen i denna struktur?

 

Sammanfattning

 

Sensorik - övergripande

Mekanosensorisk information (olika modalitet) går via Stigande vägarna (Ascending pathways) och löper parallelt med varandra  i ryggmärgen, hjärnstammen och tahalmus för att komma till primära somatosensoriska center i hjärnan. Olika typer:

 

  1. Mekanoreceptorer (mekaniskt stimuli)
  2. Nocicreceptorer (smärta)
  3. Termoreceptorer (tempraturstimuli)

 

Det finns sedan olika receptorer

  • Fria
  • Inkapslade

 

Funktion

Typ

Axon typ (afferent)

Axon diameter

Hastighet

Proprioception

Muskelspole

Myelinerad tjock

13-20 um

80-120 m/s

Beröring

  • Merkel
  • Meissner
  • Pacinian
  • Ruffini

Myelinerad mellan

6 - 12 um

35-75 m/s

Smärta, temperatur

Fria nervändar

Myelinnerad smal

1 -5 um

5-30 m/s

Smärta, temperatur, klåda

Fria nervändar

Omyelinerad

0.2 - 1.5 um

0.5-2 m/s

 

I stort kan man säga en receptor fungerar som att den via beröring eller stimuli deformeras och därefter skickar en aktionspotential. Sedan beror det på sensortypen om den signalera där eller fortsätter stimulera aktionspotential i olika omfattning. Detta genom att jonpermabiliteten ändras i membranet, vilket kallas Sensory Transduction.

 

För att kunna ge ett bra svar och tolka informationen bättre finns det olika typer av receptorer, med olika känslighet och funktion (tryck, rörelse, drag, temperatur) och sedan även olika täthet för dem. Händerna, tunga, läppar är känsliga, medan ryggen är mindre. 

 

En receptor är dessutom indelar i receptive fields och dessa är olika stora beroende var på kroppen. Detta är området som man alltså kan stimulera en känsel från samma nerv. Är dessa områden stora kan man ta två små punkter tätt och de kommer kännas som en. Tätare receptorer ger mindre receptive fields.

 

Man ska dock vara medveten om att sinnen går att träna och samma med känsel. Man kan lära sig ignorera eller att vara mer känslig. Blinda behöver kunna läsa av blindskrift och blir därför duktigare på detta. Kroppen är även duktig på att sortera känselintryck och det är därför vi inte känner våra kläder vi har på oss.

 

Hudens olika känselreceptorer

Typ

Hittas

Stimuli

Adaption

Frekvens

Känslighet

Meissner

Dermis Papilla, nära hudytan

40% av handsensoriken.

Hudrörelse

Snabb, ingen

1-300 Hz

50 Hz

Pacini(vater)

Djupt ner i epidermis.

Ser ut som lök.

Hela hand/finger

Snabb, ingen

5-1000 Hz

200 Hz

Merkel

Toppen av Epidermis svett

Kanter, punkter

Långsam ihållande

0-100 Hz

5 Hz

Ruffini

Dermis

Drag i huden

Långsam, ihållande

0-? Hz

0.5 Hz

 

 
 

 

Proprioceptorer - Lägeskännare

Mekanorecepptorer känner av stimuli utifrån, och sedan har vi Proprioceptorer som då känner av lägen inne i kroppen för att kunna styra och kontrollera den. De främst av dessa nämns nedan.

Kan finnas i olika grupper Ia och Ib och detta är olika hastigheter och hur snabbt de kan reagera. Vikten av detta förstås när muskelspole och Golgi senorgan (Ib) är inblandade i reflexer, som vi får svårt att styra, som är våra snabbaste ledning. Detta behövs för att undvika lagg i kroppen.

Muskelspole

Främsta uppgift att känna av belastningen i själva muskeln. Består av 4-8 muskelfibrer inneslutna i bindväv. Finns i många muskler och känner av sträckningen i dem, främst i skelettmuskulatur och de muskler som har mer finmotorik har fler muskelspolar. Eftersom muskelspolarna måste kunna känna av spänning hela tiden, så blir "ledningen" inte lös (flaccid) utan den ligger hela tiden lagom sträck och tillgänglig för avläsning av förändringar.

Golgi senorgan

Känner av muskelspänning mellan muskler (senorna kopplar mellan två muskler) och ligger bland kollagenfibrer på liknande sätt som muskelspolar. Mer långsamt adapterande. Använder Ib fibrer.

 

Ledreceptorer

Finns runt leder och funktion är dåligt kartlagd och signalerar antagligen ledens position. Finns 4 olika typer.

 

Dermatomer

Ett dermatom är ett område på huden som innerveras av en särskild spinalnerv. Kunskap om dermatom är nödvändig inom neurologin, för att kunna spåra skador på spinalnerver genom att undersöka hudområden på kroppen.

Det är lättast att förstå indelningen om man tänker sig att vi står på alla fyra, som en hund, tummarna fram fram och lillfinger bak.

Bra dermatomes landmärken som kan vara bra att komma ihåg

  • C4: Nyckelbenet och bildar ett halsband - (Minne: C is 4 Cookies…)
  • T4: Brösten, bröstvårtorna. (Minne: T is 4 the Tips of Nipple)
  • T10: Navel (umbilicus) - (Minne: 0 liknar navel T10).
  • L1: Där dina speedos slutar vid magen: (Minne: L for Lifeguard)

 

 
 

Refererad smärta

Smärta från vicerala delar går via dorsalhorns neuron som också leder ytlig smärta (kutan). Detta är också anledning till varför man känner smärta ytlig. Hjärtattack känns därför i hals, övre bröst och mediala underarmen. Viktigt för diagnosställning.

 

Ryggmärgen

Den gråa och vita substansen delas in i olika delar och Laminae är en sådan, Nuclei är en annan. Beroende på vilken Laminae vi rör oss i, så finns olika typer av fibrer och sinnesförmedling där.

  • Smärta: 1, 2, 5
  • Taktilt: 3, 4, 5
  • Proprioception: 7
 
 

Sensitering

Anpassning efter smärta, även kallat Hyperalgesia är en typ av skydd för att undvika saker som är skadliga för kroppen. Genom att fortsätta trigga en viss smärtsignalering så kommer smärtan att gradvis öka, fast att själva ursprungsstimuli inte ökat. Exempel när man bränner sig i solen.

Detta i sin tur kan göra att Substans P frisätts och åter igen ökar det inflammatoriska svaret. Opiater och Endorfin dämpar i sin tur Substans P.

Det som händer är att kroppen t.ex. frigör signalsubstans som ökar känsligheten och aktiverar aktionspotentialer. Dessa kan uppstå genom inflamation och triggar cociceptorerna. Exempel: 

  • Histamin
  • Brandykinin
  • Serotonin 

 

Perifier Sensitering

Hyperalgesi: Ute i kroppen som t.ex. vid inflammation ökar känsligheten då signalsubstanser (som nämnda ovan) utsöndras. Fördelen är att vid större smärta minskar användandet det skadade området och gör oss mer medvetna om att det behöver läka.

Central Sensitering

Allodyni: Beror på ökad känslighet av second order neuron på grund av first order nueron har stimulerat. Är dessutom first order en mekano och second order nociceptiv, kan detta gör att icke smärtsam beröring kan kännas som smärta, eftersom något som normalt inte skulle leda till vidare ledning av signalen, nu gör det. 

Wind-up fenomen:  Flera små, upprepade stimuleringar leder till smärta, som var för sig inte skulle göra det. Beror på att summering av synaptiska potentialer som inte helt hinner återställa sig tills nästa stimuli kommer in.

 

Smärttyper

Smärttyper

  • Kutan - Huden
  • Viceral - Inre organ
  • Neurogen - Skada/tryck på nerv (central eller perifier)
  • Nociceptiv - Vävnad
  • Idiopatisk - Ej kartlagd smärta
  • Psykogen - Från psykiska problem (t.ex. depression)
  • Fantom - Från amputerad kroppsdel, signaler från återstående delar uppfattas av CNS
  • Refererad - Smärta från inre organ refereras till känsel ut i huden. Ofta inom samma Dermatom och exempel är hjärtinfarkt som känns i armen.
Neuropatisk smärta Kan bero på många saker, som:
  • Skada på nervceller
  • MS
  • Bältros
  • Stroke
  • Diabetes

Det är då svårt att behandla och risken är att smärtan är intensiv och kroniskt, samt förvärras då patienten är i riskgrupp för depression (som förstärker smärtupplevelsen).

Man kan dämpa smärta genom att hjärnan stimulerar de nedåtgående banorna och hämmar smärtsignalering (inhibering). Detta görs via PAG (Periaqueductal gray). Elektrisk stimulering av dessa område hos möss lindrade smärta och den mätbara aktiviteten i dorsalhornet hos nociceptiva neuronen. PAG reglerar aktivitet i flera delar av hjärnstammen. Receptorer som involveras i PAG är sådana som reagerar på opiater, fast kroppseget: Endofin, Enefaliner, Dynofiner.

Vid fantomsmärtor upplevs smärta i kroppsdelar som inte finns kvar och utöver detta kan delar av hjärnbarken som var kopplade till dessa (numera försvunna) delar tas över av närliggande strukturer. Därför kan Beröring av ansikte kännas i armen.

 

Smärta och temperatur

Man kallar uppfattning av smärta för nociception och går under egna banor istället för under de sensoriska. 

Cellkropparna finns i dorsalrotshornet i ryggmärgen (precis som övriga) och har lätt myelinerade fria nervändar och ger därför en något långsammare signal.

 

  • Mekanosensetiva (A-delta fibrer)
    • Skarp och snabb smärta, enkelt att lokalisera och kopplar om i Lamina 1 och 5 i dorsalroten.
    • Mekanisk Smärtstimuli
  • Mekanotermiska (A-delta fibrer)
    • Skarp och snabb smärta som enkelt lokaliseras.
    • Mekanisk och termisk smärtstimuli
  • Polymodala (C-fibrer)
    • Är omyelinerade och långsamma, därför ger det en molnande smärta som dröjer.
    • Mekanisk terminsk och kemisk stimuli

 

 

Mekanisk

Termisk

Kemisk

Mekanosensitiva

x

 

 

Mekanotermiska

x

x

 

Polymodala

x

x

x

 

En annan viktig skillnad är mot känseln är att de receptiva fälten är stora för smärta, i alla nivåer (periferin, thalmatiskt och kortikalt), vilket indikerar på att informationen om att det gör ont snarare än exakt var är viktigare. 

  • A-fibrer ger stark snabb smärta (sticker med nål)
  • C-fibrer kommer långsammare och molnande (slår i tån)

Transient Receptor Potential - kanaler (TRP) sensorer som känner av temperaturintervall, finns

  •  TRPV1 (A och C fibrer)
    • Måttlig hetta  (45C)
    • Capsaicin
  • TRPV2
    • Högre värme (52C)

Resultatet av smärtan är dels den stimuli som kommer in i PNS och den bearbetning som sker i CNS. Därför är smärta väldigt personligt, beroende på hur vi hanterar det. Det är helt enkelt inte hur man har det, utan på hur man tar det! 

 

Thalamus

Sensoriken från kroppen rör sig alla mot Thalamus. 

Ventral Posterior Lateral (VPL)
Tar emot signaler från dorsal column - mediala lemniska vägen.
Kroppen och främre delen av ansiktet.

 

Ventral Posterior Medial (VPM)
Signaler från kranialnerv 5 (trigeminal)

 

Somatosensoriska Cortex

Signalerna går till Primära somatosensoriska cortext, vilket är i Gyrus Postcentralis i Parietalloben.

Inkluderas 4 Brodmann områden (1, 2, 3a,3b)

  • Kutan Stimuli (hud): 1 , 2och 3b - 
  • Proprioception: 2, 3a
  • Taktil: 2

Sensoriska gyrusen är sedan uppdelad segmentvis så att varje kroppsdel styrs av alla de typerna. Homunculus är representationsfigur med storleken baserad på vår känslighet. Detta är tecken på att tätare receptorer ute perifert kräver ställe område i cortex.

Utöver själva denna uppdelning så ligger nervcellerna med olika djup. De olika djupen står sedan för kommunikation med olika delar.

  • 2-3: Till andra delar av cortex areaor (area 1 och 2, SII)
  • 4: Från tahalmus
  • 5: Subcorticala strukturer
  • 6: Till Thalamus
 
 
 
 
 
 

 

Nervbanor

Det finns olika typer av nervbanor och dessa korsar över på olika ställen och går till olika delar av hjärnan. Detta innebär att skador på ryggen inte nödvändigtvis klipper all kontakt mellan övre och nedre delen av kroppen, utan snarare begränsar vissa funktioner. 

  • First-order neuron är de som tar emot stimuli
  • Second order neuron är de som man kopplar över till
  • Third-order neuron kan vara en tredje överkoppling (t.ex. Thalamus till Cortex)

 

Olika banor

  • Dorsal Column Media-lamina (Posterior Column)
    • Nociceptiv/Mekano
    • Följer upp i Fasiculus Gracalis (undre/ben) och Fasiculus Cuneatus (övre/arm) områdena
    • Kopplar över i Nucleus Gracalis(undre) och Cuneatus (övre)
    • Korsar över
    • Upp till Thalamus VPL
  • Spinothalmatic vägen (Anterolateral)
    • Smärta
    • Korsar över direkt i samma nivå som stimuli
    • Fungerar samma för hand (över) och ben (under)
    • Går upp till Thalamus VPL
  • Spinocerrebellära vägen (Ipsilateralt)
    • För Proprioception. 
    • Samma sida som stimuli
    • Följer hela vägen upp till Cerebellum
    • Stannar där, enda som inte går till Cortex.
  • Trigeminothalmatiska  banan
    • Smärta, proprioception, känsel i ansiktet. 
    • Finns två banor.
      • Ena går in direkt i PONS
      • Anda går först ner till Medulla och sedan upp.
    • Fortsätter sedan genom Thalamus VPM

 

 

Bana

Dorsal Column Media-lamina
(Posterior Column)

Spinothalmatic vägen (Anterolateral)

Spinocerrebellära vägen

Trigeminothalmatiska  banan

Beskrivning

Nociceptiv och mekanisk stimuli från armar och ben

Smärta och temperatur från armar och ben.

Proprioception från muskelspolar, golgi senorgan och delvis känsel.

Proprioception, mekano, nociception, temperatur och smärta från ansiktet.

 Typ

Kontralateral

Kontralateral

Ipsilateral - Samsidig

 Kontralateral

Del av märgen

Dorsalt

Ventralt

Lateralt

-

Notis

Medulla Oblongatan

  • Cuneatus (övre/arm)
  • Gracilic (undre/ben)

 

Thalamus VPL

 

Thalamus VPL

 

Thalamus VPM

 

 

Överkoppling

Neuron

  1. Känsel till Medulla
  2. Medulla till thalamus
  3. Thalamus till Cortex

 

  1. Smärta/Temp till Ryggmärgen - Samma nivå
  2. Ryggmärgen till Thalamus
  3. Thalamus till Cortex
  1. Stimuli till Ryggmärg - samma nivå
  2. Ryggmärg till Cerebellum

 

  1. Stimuli till PONS
  2. PONS till Thalamus
  3. Thalamus till Cortex

Via Medulla för smärta (från PONS)

Notis

Beroende på om det är från arm eller ben tas Fasiculus Gracilic (ben) eller Fasiculus Cuneatus (arm) vägen.

 

 

 

Finns två banor som är liknande:

  • Mekano (PONS)
  • Proprioception (Mesencephalon)

 

  • Smärta (Via medulla)

 

Kranialnerv 5 (trigemino)

Fibrer

A-beta

C och A-delta

   
 
 
 

Övrigt

Övningsfrågor och prov hittar du här

 

Förklarande videos