Motorisches sys

• Motorisches System


  Hirnstamm, Motorkortex, Basalganglien und Kleinhirn
• Motorisches System - Grundverschaltung

  1. Kortex: Planung und Vorbereitung von Bewegungen

  2. Thalamus: Das «Tor zum Bewusstsein»: Weiterleitung von Informationen an den motorischen Kortex, Verbindung von kortikalen und subkortikalen Strukturen

  3. Basalganglien: Überprüfung des kortikalen Bewegungsplans

  4. Zerebellum: Feinregualtion, Bewegungskoordination

  5. Hirnstamm: Einfache Bewegung und Haltung

  6. Rückenmark: siehe letzte Vorlesung

  7. Muskeln: Flexoren/Extensoren mit Sensorik

  
• Der Kortex generiert Bewegungsentwurf

  • Der Bewegungsentwurf wird in den Basalganglien bewertet (ja/nein), selektiert und angepasst (Geschwindigkeit/Kraft)
  • Im Zerebellum wird der Entwurf verfeinert und an die Lage angepasst
  • Die Verfeinerung geschieht in Schleifen mit Thalamus und Motorkortex
  • Die verfeinerten Motorbefehle werden vom Motorkortex in der «Pyramidenbahn» an die Motoneurone im Rückenmark geleitet

  
• Reafferenz


  Rückmeldungen der Zielorgane/-regionen, die mit Kopien der Efferenzen ("efference copies") verglichen werden, um zu unterscheiden, ob sensorische Signale von eigenen Bewegungen kommen
• Gäbe es keine Reafferenzen, wüssten wir nicht, wenn sich unser Gesichtsfeld bewegt, ob sich die Welt bewegt oder unser Kopf
• Wenn man ein Bein hebt, ist es zu spät, wenn man darauf reagiert, man muss die veränderte Balance antizipieren
• Das Reafferenzprinzip beschränkt sich nicht auf eine Gehirnregion. Viele Gehirnregionen (inkl. Cerebellum und Kortex) sind darin involviert, es umzusetzen
• Übersicht über den Inhalt dieser Vorlesung

  • Fokus auf Hirnstamm und Kortex
  • Kurzer Überblick über Kleinhirn und Basalganglien

  
• Hirnstamm


  • Übermittlung von Informationen ↑↓
  • Verarbeitung und Integration bestimmter sensorischer Information (Mittelhirn), z.B. des vestibulären Systems
  • Kontrolle von Kopf- und Augenbewegungen, Haltung und Gangmotorik
  • Regulierung von Aufmerksamkeit, Wachheit, Appetit, Motivation etc.
  • Verbindung zwischen endokrinem System und ZNS über Hypophyse

  
• Pons


  Reguliert Atemzentren der Medulla (Atemtempo)
• Medulla oblongata


  Beinhaltet Kontrollzentren für verschiedene Körperfunktionen wie Atmung (Atemtempo), kardiovaskuläre Aktivität, Schlucken, Erbrechen und Verdauung
• Formatio reticularis


  Diffus angeordnete Neuronengruppen im zentralen Teil des Hirnstamms, die Mittelhirn, Pons und Medulla durchziehen, mehr als 100 Kerne umfasst und anatomisch nicht klar voneinander abgegrenzt ist, aber funktionell unterschiedlich

  
• Rostrale Formatio reticularis


  Aufsteigende Bahnen (Aufmerksamkeit, Wachheit, Bewusstsein, Motorik)
• Kaudale Formatio reticularis


  Absteigende Projektionen (Atmung, Kreislauf, Schlaf-Wach-Zyklus)
• Motorkortex


  • Direkte Projektionen zum Rückenmark (Corticospinal, Armbewegung)
  • Indirekte Projektion zur Formatio Reticularis und von da aus ins Rückenmark (Corticoreticulospinal, Halte- und Stützmotorik)
• Antizipatorische Kontrolle der Körperhaltung: Beim Einsetzen eines Tones zieht der Proband den Hebel, indem er den Bizeps kontrahiert. Damit die Haltung stabilisiert wird, kontrahiert der Gastrocnemius noch vor dem Bizeps
• Lateraler motorischer Trakt


  Für Feinsteuerung (z.B. Finger)
• Medialer motorischer Trakt


  Für Grobsteuerung (Rumpf, Stabilität, Gleichgewicht)
• Wichtige Bahnen, die den Hirnstamm verlassen


  • Formatio retikularis
  • Nucleus deiters (vestibulärer Kern)
  • Nucleus ruber (Muskeltonus, Körperhaltung)
  • Colliculus superior (Kontrolle der Richtung von Bewegungen in Bezug auf sensorischen Input)

  
• Ventromediale Systeme


  • Vestibulospinaler Trakt
  • Tektospinaler Trakt
  • Retikulospinaler Trakt (mesencephaler und pontiner Teil)
• Ventromediale Systeme


  Oft bilateral, Kontrolle der aufrechten Haltung, Abstimmung der Körper- und Extremitätenbewegungen
• Dorsolaterale Systeme


  • Rubrospinale Fasern
  • Retikulospinal (medullärer Teil)
  • Corticospinal
• Dorsolaterale Systeme


  Fördern Flexoren, hemmen Extensoren, kooperieren mit Kortikospinaltrakt, ermöglichen beugungsbetonte Bewegungen, sind an Feinmotorik beteiligt
• Retikulospinal


  Provide information to the spinal cord that maintains posture in response to environmental (or self-induced) disturbances of body position and stability. The motor centers in the reticular formation are controlled largely by other motor centers in the cortex or brainstem. The relevant neurons in the reticular formation initiate adjustments that stabilize posture during ongoing movements.

  
• Dorsolaterale Systeme


  • Rubrospinale Fasern
  • Retikulospinal (medullärer Teil)
  • Corticospinal
• Dorsolaterale Systeme


  • Fördern Flexoren, hemmen Extensoren
  • Kooperieren mit Kortikospinaltrakt
  • Ermöglichen beugungsbetonte Bewegungen
  • Sind an Feinmotorik beteiligt
• Absteigende Bahnen des Hirnstamms

  • rubrospinal
  • corticospinal
• Rubrospinal


  The red nucleus (nucleus ruber) projections are also limited to the cervical level of the cord, but these terminate in lateral regions of the ventral horn and intermediate zone. The axons arising from the red nucleus participate together with lateral corticospinal tract axons in the control of the arms.
• Corticospinal


  Trakt der Faserzüge des Kortex für feine Willkürbewegung. Wird noch später in der Vorlesung genauer beschrieben.

  
• Lateraler und medialer Trakt

  • Mediale Bahnen: Tractus vestibulo-, reticulo- und tectospinalis, Haltungskontrolle
  • Lateraler Trakt: Tractus rubrospinalis, reticulospinal, corticospinal, Distale Willkürmotorik, zielgerichtete Bewegungen
• Lokale Verschaltungen innerhalb des Rückenmarks

  • Unterstützen Funktionen der medialen und lateralen Bahnen
  • Mediale Interneurone innervieren mehrere Segemente und projizieren bilateral, Haltungskontrolle
  • Laterale Interneurone sind auf wenige Segmente beschränkt und unilateral, feine Motorik distaler Extremitäten

  
• Takehome-Messages dieser Slide: (1) Es gibt locale Verschaltungen innerhalb von Segmenten des Rückenmarks durch Interneurone (2) Laterale Interneurone (d.h., Interneurone, die lateralen Bereich des Vorderhorns liegen) haben spezifischere Projektionsziele (auf wenige Segmente beschränkt und unilateral), mediale Interneurone weniger präzise (mehrere Segmente und bilateral)
• Solche Untersuchungen sind bei Mäusen oder auch Zebrafischen möglichen, nicht aber bei Primaten/Menschen. Die Ergebnisse geben natürlich Aufschluss über die möglichen Funktionen von Hirnstammkernen und wie spezifisch sie sein können. Andererseits muss man aber auch im Hinterkopf behalten, dass die Rolle des Hirnstamms bei Primaten nicht exakt dieselbe ist, weil die kortikospinalen Bahnen ("Pyramidenbahn") bei Primaten so stark an Einfluss gewonnen hat.
• Der Kortex


  • Planung und Vorbereitung von Bewegungen
  • Thalamus: Das «Tor zum Bewusstsein»: Weiterleitung von Informationen an den motorischen Kortex, Verbindung von cortikal und subcortikalen strukturen
  • Basalganglien: Überprüfung des kortikalen Bewegungsplans
  • Zerebellum: Feinregualtion, Bewegungskoordination
  • Hirnstamm: Einfache Bewegung und Haltung
  • Rückenmark mir Central Pattern generator
  • Muskeln: Flexoren/Extensoren mit Sensorik

  
• Hitzig und Fritsch: Elektrische Stimulation des Hundekortex, unterschiedliche Stimulationsorte des anterioren Kortex führen zu unterschiedlichen Körperbewegungen auf kontralateraler Seite (Topographie), wiederholbar, räumlich eng begrenzt, Zerstörung der identifizierten Gebiete führt zu korrespondierender, unvollständiger Lähmung


  1870

  
• Charles Sherrington: Monopolare Stimulation des Schimpansen- und Gorilla-Kortex, systematisch, hochaufgelöste Karte des Kortex, Identifizierung von Motor- (prezentraler gyrus) und sensorischem (postzentralem gyrus) Kortex

  1917

  
• Motorische Hirnrindenfelder


  • Primär motorischer Kortex
  • Supplementär-motorischer Kortex (SMA)
  • Prämotorischer Kortex
  • Posterior-Parietaler Kortex

  
• Primär motorischer Kortex


  • Elektrische Reizung erzeugt kontralateral Muskelzuckungen (relativ spezifisch), niedrige Schwelle
• Supplementär-motorischer Kortex (SMA)


  • Erstellen des Bewegungsprogramms, bei Reizung Auslösen komplexerer Bewegungen, erhält Eingang von Basalganglien

  
• Prämotorischer Kortex


  • Organisiert initiale Phase einer Bewegung, Orientierung und Körperhaltung, viele kortikale Eingänge, Bewegungsselektion