Subthalamisk kjerne - Subthalamic nucleus
| Subthalamisk kjerne | |
|---|---|
 Koronale skiver av menneskelig hjerne som viser de basale ganglier (ekstern globus pallidus (GPe) og intern globus pallidus (GPi)), subthalamisk kjerne (STN) og substantia nigra (SN).
| |
 DA-sløyfer ved Parkinsons sykdom
| |
| Detaljer | |
| Del av | Basal ganglia |
| Identifikatorer | |
| Latin | nucleus subthalamicus |
| MeSH | D020531 |
| NeuroNames | 435 |
| NeuroLex ID | nlx_anat_1010002 |
| TA98 | A14.1.08.702 |
| TA2 | 5709 |
| FMA | 62035 |
| Anatomiske termer for neuroanatomi | |
Den subthalamiske kjernen er en liten linseformet kjerne i hjernen der den, fra et funksjonelt synspunkt, er en del av det basale ganglier- systemet. Når det gjelder anatomi, er det hoveddelen av subthalamus . Som antydet av navnet, er den subthalamiske kjernen ventral til thalamus . Det er også dorsalt mot substantia nigra og medialt til den indre kapsel . Det ble først beskrevet av Jules Bernard Luys i 1865, og begrepet corpus Luysi eller Luys 'kropp brukes fortsatt noen ganger.
Anatomi
Struktur
Den prinsipielle type nervecelle som finnes i subthalamic kjernen har ganske lang, tynt taggete dendritter . I de mer sentralt lokaliserte nevronene har de dendritiske arbors en mer ellipsoid form. Dimensjonene til disse arbors (1200 μm, 600 μm og 300 μm) er like for mange arter - inkludert rotte, katt, ape og mennesker - noe som er uvanlig. Imidlertid øker antallet nevroner med hjernestørrelse så vel som kjernens ytre dimensjoner. De viktigste nevronene er glutamatergiske , noe som gir dem en spesiell funksjonell posisjon i basalganglier -systemet. Hos mennesker er det også et lite antall (ca. 7,5%) av GABAergic interneuroner som deltar i de lokale kretsene; Imidlertid skyter de dendritiske arbors av subthalamiske nevroner vekk fra grensen og samhandler først og fremst med hverandre.
Afferente aksoner
Den subthalamiske kjernen mottar sin hovedinngang fra den eksterne globus pallidus (GPe), ikke så mye gjennom ansa lenticularis som ofte sagt, men ved å utstråle fibre som først krysser medial pallidum og den indre kapsel (se figur). Disse afferentene er GABAergiske, hemmende nevroner i den subthalamiske kjernen. Eksitatoriske, glutamatergiske innganger kommer fra hjernebarken (spesielt motorisk cortex) og fra pars parafascicularis i det sentrale komplekset . Den subthalamiske kjernen mottar også nevromodulerende innganger, særlig dopaminerge aksoner fra substantia nigra pars compacta. Den mottar også innganger fra pedunculopontine -kjernen .
Efferente mål
Axonene til subtalamiske kjerne -nevroner forlater kjernen dorsalt. De efferente aksonene er glutamatergiske (eksitatoriske). Bortsett fra forbindelsen til striatum (17,3% i makak), er de fleste av de subthalamiske hovedneuronene multitarger og rettet mot de andre elementene i kjernen i basalganglier. Noen sender axoner til substantia nigra medialt og til mediale og laterale kjerner i pallidum lateralt (3-mål, 21,3%). Noen er 2-mål med lateral pallidum og substantia nigra (2,7%) eller lateral pallidum og medial (48%). Mindre er enkeltmål for lateral pallidum. I pallidum ender subtalamiske terminaler i bånd parallelt med pallidalgrensen. Når alle aksoner som når dette målet blir lagt til, er hovedeffekten av den subthalamiske kjernen, i 82,7% av tilfellene, tydelig den interne globus pallidus (GPi).
Noen forskere har rapportert interne aksonkollateraler . Imidlertid er det lite funksjonelt bevis for dette.
Fysiologi
Subthalamisk kjerne
De første intracellulære elektriske registreringene av subthalamiske nevroner ble utført ved bruk av skarpe elektroder i et rotte -skivepreparat. I disse opptakene ble det gjort tre viktige observasjoner, som alle tre har dominert påfølgende rapporter om subthalamiske fyringsegenskaper. Den første observasjonen var at i mangel av nåværende injeksjon eller synaptisk stimulering, flertallet av cellene spontant avfyrte. Den andre observasjonen er at disse cellene er i stand til midlertidig å skyte ved svært høye frekvenser. Den tredje observasjonen angår ikke-lineær atferd når celler transientt depolariseres etter å ha blitt hyperpolarisert under –65mV. De er da i stand til å aktivere spenningsstyrte kalsium- og natriumstrømmer for å utløse utbrudd av handlingspotensialer.
Flere nylige studier har fokusert på den autonome pacemaking -evnen til subtalamiske nevroner. Disse cellene blir ofte referert til som "raske pacemakere", siden de kan generere spontane handlingspotensialer med hastigheter på 80 til 90 Hz i primater.
Oscillerende og synkron aktivitet er sannsynligvis et typisk utslippsmønster i subthalamiske nevroner registrert fra pasienter og dyremodeller preget av tap av dopaminerge celler i substantia nigra pars compacta , som er den viktigste patologien som ligger til grunn for Parkinsons sykdom .
Lateropallido-subtalamisk system
Sterke gjensidige forbindelser knytter den subthalamiske kjernen og det ytre segmentet av globus pallidus . Begge er raske pacemakere. Sammen antas de å utgjøre den "sentrale pacemakeren til basalgangliene" med synkrone utbrudd.
Tilkoblingen av lateral pallidum med den subthalamiske kjernen er også den i basalganglier -systemet der reduksjonen mellom emitter/mottakselementer sannsynligvis er den sterkeste. Når det gjelder volum, hos mennesker, måler lateral pallidum 808 mm³, den subthalamiske kjernen bare 158 mm³. Dette oversatt i antall nevroner representerer en sterk komprimering med tap av kartpresisjon.
Noen aksoner fra lateral pallidum går til striatum. Aktiviteten til medial pallidum påvirkes av afferenser fra lateral pallidum og fra den subthalamiske kjernen. Det samme for substantia nigra pars reticulata . Den subthalamiske kjernen sender aksoner til en annen regulator: pedunculo-pontine-komplekset (id).
Det lateropallido-subtalamiske systemet antas å spille en nøkkelrolle i genereringen av aktivitetsmønstre som er sett ved Parkinsons sykdom .
Patofysiologi
Kronisk stimulering av STN, kalt dyp hjernestimulering (DBS), brukes til å behandle pasienter med Parkinsons sykdom . De første som blir stimulert er de endelige arboriseringene av afferente aksoner, som endrer aktiviteten til subtalamiske nevroner. Imidlertid har det blitt vist i talamiske skiver fra mus, at stimulansen også får astrocytter i nærheten til å frigjøre adenosintrifosfat (ATP), en forløper til adenosin (gjennom en katabolisk prosess). På sin side deprimerer adenosin A1 -reseptoraktivering eksitatorisk overføring i thalamus, og etterligner dermed ablasjon av den subthalamiske kjernen.
Ensidig ødeleggelse eller forstyrrelse av den subthalamiske kjernen - som vanligvis kan forekomme via et slag i små kar hos pasienter med diabetes, hypertensjon eller en historie med røyking - gir hemiballismus .
Siden en av STNs mistenkte funksjoner er i impulskontroll, har dysfunksjon i denne regionen blitt implisert i tvangslidelser . Kunstig stimulering av STN har vist noe løfte om å korrigere alvorlig impulsiv oppførsel og kan senere brukes som en alternativ behandling for lidelsen.
Funksjon
Funksjonen til STN er ukjent, men nåværende teorier plasserer den som en komponent i basalganglier -kontrollsystemet som kan utføre handlingsvalg. Det antas å implementere den såkalte "hyperdirektveien" for motorstyring, i kontrast til de direkte og indirekte veiene som er implementert andre steder i basalganglier. STN -dysfunksjon har også vist seg å øke impulsiviteten hos personer presentert med to like givende stimuli.
Forskning har antydet at subthalamus er et ekstrapyramidalt senter. Det holder muskelresponsene i sjakk, og skade kan resultere i hemiballisme (en voldsom slenging av arm og ben på den ene siden av kroppen).
Den fysiologiske rollen til STN har lenge vært skjult av sin patologiske rolle. Men i det siste førte forskningen om fysiologien til STN til oppdagelsen av at STN er nødvendig for å oppnå tiltenkt bevegelse, inkludert bevegelse, balanse og motorisk koordinering. Det er faktisk involvert i å stoppe eller avbryte pågående motoroppgaver. Videre var STN -eksitasjon generelt korrelert med signifikant reduksjon i bevegelsesaktivitet, mens derimot STN -inhibering forbedret bevegelse.
Flere bilder
Koronal del av hjernen umiddelbart foran pons. Subthalamisk kjerne merket som "Nucleus of Luys".
