FUNKCIJSKE ZANKE BAZALNIH GANGLIJEV - OD PATOFIZIOLOGIJE DO KLINIKE
Maja Kojović
CILJI PREDAVANJA:
Kaj so in kaj počnejo BG
Funkcijske zanke BG
Disfunkcija BG in motnje gibanja
Klinične značilnosti posameznih motenj
gibanja kot posledica motenega pretoka
informacij skozi BG
BAZALNI GANGLIJI
Mototrična skorja
Talamus
Nc. caudatus
Claustrum
Putamen
Globus pallidus
BAZALNI GANGLIJI ANATOMSKO V BG SODIJO: 1. Neostriatum= striatum
Nc.caudatus
Putamen
Ventralni striatum (nc.accubens)
2. Paleostriatum= palidum
Globus pallidus internus ( Gpi)
Globus pallidus externus (Gpe)
FUNKCIJSKI IN KLINIČNO V BG SODIJO ŠE: 3. Subtalamic nucleus (STN)
4. Substantia Nigra
pars compacta (SNc)
pars reticularis (SNrc)
Senzorimotorična zanka: Gibanje
Asociativna zanka: Pozornost, frontalne kognitivne funkcije
Limbična zanka: Čustvovanje, motivacija
Vzporedne zanke bazalnih ganglijev
Delujejo kot čistilna naprava oz. filter, ki izbira in prepušča hotene/željenje gibe in obenem odstranjuje oz. zadržuje neželjenje oz. nehotene gibe
Pomaga motorični skorji v selekciji ustreznih motoričnih programov in disselekciji kompetitivnih programov, ki niso potrebni za konkretno motorično dejanje
KAJ POČNEJO BAZALNI GANGLIJI?
…KAJ POČNEJO BAZALNI GANGLIJI ?
• Vpliv BG na motorično skorjo je potreben za nemoteno izvajanje gibov
• Če je funkcija BG motena, ima lahko bolnik težave z iniciacijo giba, z obsegom ali hitrostjo gibanja ali ima nehotene gibe oz. zgibke.
• Motnje gibanja (ekstrapiramidne bolezni) lahko razumemo kot posledico pomanjkanja regulatorne oz. nadzorne funcije BG na motorične centre v skorji možganov
BOLEZNI BAZALNIH GANGLIJEV
BOLEZNI S „PREMALO GIBOV“ = PARKINSONIZMI Gibanje je počasno, amplitude giba so zmanjšane=
bradihipokineza
Parkinsonova bolezen
BOLEZNI S „PREVEČ GIBOV“ = HIPERKINEZIJE= NEHOTENI ZGIBKI
(horea, distonija, tiki, tremor, mioklonusi)
BOLEZNI BAZALNIH GANGLIJ
Horea Distonija
Prvi korak k razumevanju funkcijske
anatomije BG
Informacije potujejo vedno v
eni smeri: skorja-BG-talamus- možganska skorja
Input iz možganske skorje je ekscitatoren-glutaminergični
Informacije, ki v BG prihajajo iz skorje so sprejete v nc. caudatus in putamen
VHODNA JEDRA BG (INPUT): 1.Nc. caudatus 2.Putamen
Striatum
Vse informacije iz BG izhajajo iz Gpi in SNrc
Preko talamusa v skorjo možganov ali direktno v možgansko deblo
Output iz BG je inhibitoren-GABA
Drugi korak k razumevanju funkcijske
anatomije BG
IZHODNA JEDRA BG (OUTPUT): 1.GPi 2.SNr
Obdelava informacija od vhodnih do izhodnih jeder poteka po notranjih povezavah-po direktni in indirektni poti, v katere so vključena notranja jedra BG
Tretji korak k razumevanju funkcijske
anatomije BG
NOTRANJA JEDRA BG: 1.GPe- GABA 2.STN- gutamat
Možganska skorja ekscitira BG; BG inhibirajo talamus; talamus ekscitira skorjo
Motorična skorja
Talamus
BAZALNI GANGLIJI
Motorična skorja
Talamus
striatum
Vhodna struktura BG je striatum ( Nc.caudatus in putamen)
Motorična skorja
Talamus
striatum
Izhodna struktura BG je Gpi ( Gpi in SNrc) Output iz BG je inhibitoren (GABA)
GPi
Notranja obdelava informacija v BG poteka skozi notranje poti med striatumom, GPi, GPe, STN: direktna in indirektna pot
Motirična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
Od medsebojnega prepletanja inhibitornih in facilitatornih povezav v BG je odvisno stanje inhibitorneg outputa Gpi in z tem stanje talamokortikalne facilitacije.
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
BG SO MOČNO NAGNJENI K INHIBICIJI: NEVRONI GPi SO TONIČNO AKTIVNI IN V MIROVANJU TONIČNO INHIBIRAJO SKORJO
DIREKTNA POT
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
Direktna pot ima POZITIVEN učinek na gibanje !!!
Umik inhibicije
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
INDIREKTNA POT
Indirektna pot ima NEGATIVEN učinek na gibanje !!!
Ojjačanje inhibicije
KAKO BG OMOGOČIJO NORMALNO IZVAJANJE HOTENEGA GIBA?
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
DIREKTNA POT: MOTORIČNA SKORJA-STRIATUM-GPI-TALAMUS-MOTORIČNA SKORJA
DIREKTNA POT IMA POZITIVEN UČINEK NA IZVEDBO GIBA ! „GO“ pot
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
DIREKTNA POT
DIREKTNA POT IMA POZITIVEN UČINEK NA IZVEDBO GIBA ! „GO“ pot
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
DIREKTNA POT
DIREKTNA POT IMA POZITIVEN UČINEK NA IZVEDBO GIBA ! „GO“ pot
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
Umik inhibicije
DIREKTNA POT IMA POZITIVEN UČINEK NA IZVEDBO GIBA ! „GO“ pot
DIREKTNA POT
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
DIREKTNA POT
DIREKTNA POT IMA POZITIVEN UČINEK NA IZVEDBO GIBA ! „GO“ pot
Umik inhibicije
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
INDIREKTNA POT
INDIREKTNA POT IMA NEGATIVEN UČINEK NA IZVEDBO GIBA ! „STOP“ pot
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
INDIREKTNA POT
INDIREKTNA POT IMA NEGATIVEN UČINEK NA IZVEDBO GIBA ! „STOP“ pot
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
INDIREKTNA POT
INDIREKTNA POT IMA NEGATIVEN UČINEK NA IZVEDBO GIBA ! „STOP“ pot
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
INDIREKTNA POT
INDIREKTNA POT IMA NEGATIVEN UČINEK NA IZVEDBO GIBA ! „STOP“ pot
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
INDIREKTNA POT
INDIREKTNA POT IMA NEGATIVEN UČINEK NA IZVEDBO GIBA ! „STOP“ pot
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
INDIREKTNA POT
Ojjačanje inhibicije
INDIREKTNA POT IMA NEGATIVEN UČINEK NA IZVEDBO GIBA ! „STOP“ pot
Motorična skorja
STN
GPe
GPi
striatum
INDIREKTNA POT
Ojjačanje inhibicije
Talamus
INDIREKTNA POT IMA NEGATIVEN UČINEK NA IZVEDBO GIBA ! „STOP“ pot
KAKO BG ONEMOGOČAJO NEHOTENE GIBE?
HIPDIREKTNA POT IMA HITER NEGATIVEN UČINEK NA IZVEDBO GIBA -“HOLD YOUR HORSES“!
HIPERDIREKTNA POT: MOTORIČNA SKORJA-STN-GPi-TALAMUS-MOTORIČNA SKORJA
Motirična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
HIPDIREKTNA POT IMA HITER NEGATIVEN UČINEK NA IZVEDBO GIBA -“HOLD YOUR HORSES“!
Motirična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
HIPERDIREKTNA POT
HIPDIREKTNA POT IMA HITER NEGATIVEN UČINEK NA IZVEDBO GIBA -“HOLD YOUR HORSES“!
Motirična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
HIPERDIREKTNA POT
HIPDIREKTNA POT IMA HITER NEGATIVEN UČINEK NA IZVEDBO GIBA -“HOLD YOUR HORSES“!
Motirična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
HIPERDIREKTNA POT
Ojjačanje inhibicije
HIPDIREKTNA POT IMA HITER NEGATIVEN UČINEK NA IZVEDBO GIBA -“HOLD YOUR HORSES“!
Motirična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
HIPERDIREKTNA POT
Ojjačanje inhibicije
KONCEPT SELEKTIVNE( FOKUSIRANE) FACILITACIJE IN OKOLIŠNE INHIBICIJE MOŽGANSKE SKORJE
Direktna pot-fokusirana facilitacija Hiperdirektna pot in
indirektna pot- okolišna inhibicija
Fokusirana facilitacija omogoča željeni gib. Motena funkcija akineza
Okolišna inhibicija preprečuje neželjene gibe. Motena funkcijanehoteni zgibki
Za fiziološko funkcijo BG v selekciji željenih in supresiji neželjnih gibov je potrebno ravnovesje med direktno in indirektno (in hiperdirektno povezavo)!
Če je ravnovesje moteno, nastanejo hipo ali hiperkinezije
PARKINSONOVA BOLEZEN
Klinične značilnosti
Bradihipokineza
Rigidnost
Tremor
Posturalne motnje
Dopamin nastaja v SNc Nevroni SNc inervirajo striatum Dopamin, ki se sprošča v nigrostriatnih sinapsah pomemben za nemoteno funkcijo BG Pomanjkanje dopamina v striatumu je vzrok motoričnih simptomov PB
PARKINSONOVA BOLEZEN
Motorična skorja
ddopamin
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
SNc
D2 D1
RAVNOVESJE MED DIREKTNO IN INDIREKTNO POTJO OMOGOČA DOPAMIN
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
SNc
D2 D1
Direktna pot ima pozitiven učinek na izvedbo giba Dopamin stimulira direktno pot Pomankanje dopaminahipoaktivacija direktne poti“premalo gibov“
DOPAMIN STIMULIRA DIREKTNO POT (D1) IN INHIBIRA INDIREKTNO POT (D2)
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
SNc
D2 D1
Indirektna pot ima negativen učinek na izvedbo giba Dopamin inhibira indirektno pot Pomankanje dopaminahiperaktivacija indirektne poti“premalo gibov“
DOPAMIN STIMULIRA DIREKTNO POT (D1) IN INHIBIRA INDIREKTNO POT (D2)
Parkinsonizem je posledica povišane inhibitorne aktivnosti Gpi in posledično znižane talamo-kortikalne facilitacije
Dopaminergični deficit ima dvojno negativen vpliv na GPi output , ki je posledično povišan in povzroča znižano talamo-kortikalno facilitacijo!
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
D2 D1
SNc
PARKINSONOVA BOLEZEN- DBS STN
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
D2 D1
SNc
PARKINSONOVA BOLEZEN- DBS STN
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
D2 D1
SNc
Senzorimotorična zanka: Gibanje Habitualno vedenje
Asociativna zanka: Kognicija Ciljno usmerjeno vedenje
Limbična zanka: čustvovanje, motivacija
Funkcijske zanke BG
Habitualno ( avtomatično vedenje)
V preteklosti naučeno vedenje, ki nato poteka nezavedno oz. avtomatično oz. brez razmišljanja
Hoja, pisanje, tipkanje na tipkovnico, smučanje, plavanje, vožnja avta
Energetsko manj zahtevno
Lahko poteka vzporedno z drugimi dejanji
Vozimo avto in se pogovarjamo
Ciljno usmerjeno vedenje (goal directed behaviour)
Vedenje z zavestnim namenom, da se doseže določeni cilj
Večina dejanj lahko poteka avtomatično in ciljno usmejeno, odvisno od okoliščin
Energetsko bolj zahtevno
Pri ciljno usmerjenem vedenju, težje potekata dve dejanji hkrati
Težko hodim po ledeni cesti in se istočasno pogovarjam po telefonu
PB: Zgodnja prizadetost avtomatičnega vedenja
• Poredko mežikanje
• hipomimija, borna „telesna govorica“
• Nespremljanje z rokami med hojo
• Motena hoja
• Motena govorica-izguba normalne melodike govora
• Težave s proceduralnim vedenjem: „Pozabijo“ kako se plava, smuča
Bolniki se v vsakdanjem življenju upirajo na ciljno
usmerjeno vedenje
Ujeti v past ciljno usmerjenega vedenja !!
„ Can‘t walk and talk“
PB: Zgodnja prizadetost avtomatičnega vedenja
Hoja kot ciljno usmerjeno vedenje
Kinesia paradoxa
Poleg asociativne zanke , ostane relativno ohranjena
limbična zanka - motivacijsko, čustveno vedenje
Izjemne situacije, v katerih težko prizadeti akinetični bolniki s PB postanejo z lahkoto gibljivi, lahko hitro hodijo in tečejo in se uspešno umaknejo nevarnosti (požar, alarm)
Limbična in asociativna zanka začasno prevzameta kontrolo nad gibanjem: „Strah me je za življenje, moram bežati, da bi se umaknil nevarnosti“. Čustva in motivacija pomagajo, da se bolnik reši iz nevarnosti.
HIPERKINEZIJE
HOREA
Hiter, odsekan, brezciljen, iregularen zgibek
Generalizirana - bolnik izgleda kot da bi plesal
Najizrazitejša na distalnih delih udov , kot „ igranje na klavirju“
HUNGTINTONOVA BOLEZEN
Motorični znaki: horea, v pozni fazi akinetično-rigidni sindrom
Demenca: subkortikalna
Impulzivnost, vedenjske motnje, dezinhibiranost, nagnjenost k
samomoru
Senzorimotorična zanka: Horea
Asociativna zanka: Subkortikalna demenca
Limbična zanka: Impulzivnost
Hungtintonova bolezen- patologija najbolj izražena v Nc. Caudatus
INDIREKTNA POT IMA NEGATIVEN UČINEK NA IZVEDBO GIBA
HIPOFUKCIJA INDIREKTNE POTI POVZROČA HOREO
HUNGTINTONOVA HOREA-ZGODNJI PROPAD STRIATALNIH NEVRONOV, KI TVORIJO INDIREKTNO POT
Motirična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
SNc
D2 D1
DIREKTNA POT IMA POZITIVEN UČINEK NA IZVEDBO GIBA
HIPOFUNKCIJA DIREKTNE POTI POVZROČA PARKINSONIZEM PRI HB
HUNGTINTONOVA HOREA- V POZNI FAZI PROPADAJO TUDI STRIATALNI NEVRONI DIREKTNE POTI
Motirična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
SNc
D2 D1
BALIZEM
Horeatični zgibki visokih amplitud
V proksimalnih mišicah udov
Prizadete ude “razmetava” na vse strani
Najbolj pogosto je balizem enostranski- hemibalizem
HEMIBALIZEM- KAP V STN
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
SNc
D2 D1
HEMIBALIZEM
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
SNc
D2 D1
HEMIBALIZEM
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
SNc
D2 D1
HEMIBALIZEM
Motorična skorja
Talamus
STN
GPe
GPi
striatum
SNc
D2 D1
TIKI
Stereotipni nehoteni zgibki ali vokalizacije
Predhodijo jim neprijetni senzorični fenomeni
Bolnik jih je zmožen začasno hoteno zavreti
Sicer na račun naraščajočih neprijetnih senzoričnih fenomenov
What is your most unappealing habit? S.Ž.:The ridiculously excessive tics of my hands while I talk.
TIKI
TIKI OBSESIVNO-
KOMPULZIVNA MOTNJA
VEDENJSKE MOTNJE,
IMPULZIVNOST
ADHD
TOURETTOV SINDROM
Senzorimotorična zanka: Tiki, senzorični fenomeni
Asociativna zanka: ADHD
Limbična zanka: Kompulzije
TOURETTOV SINDROM
Hvala za pozornost