Taugalffrarfri Dr rsll Arnarsson prfessor slfri Lesefni Kafli

Taugalíffærarfræði Dr. Ársæll Arnarsson, prófessor í sálfræði Lesefni: Kafli 3 í Pinel

Yfirlit yfir uppbyggingu taugakerfisins � Úttaugakerfið System (PNS) (ÚTK): Peripheral Nervous ◦ Allar taugar líkamans utan heila og mænu ◦ Aðlægar (sensory afferent) eða frálægar (effector efferent) ◦ Sómatíska ◦ Autónóma � Miðtaugakerfið System (CNS) (MTK): Central Nervous

ÚTK: Sómatíska taugakerfið � Sér um samskiptin við ytra umhverfi � Skynboð berast frá húð, beinagrindavöðvum, liðum, augum, eyrum o. s. f. v. � Frálæg boð berast frá MTK til beinagrindavöðva

ÚTK: Autónóma taugakerfið � Ósjálfráða taugakerfið (autonomic nervous system) � Taugahnoð (ganglia) autónóma taugakerfisins liggja utan við mænu. Preganglion þræðir liggja frá heila og mænu í hnoðin. Postganglion þræðir liggja frá hnoðunum til marklíffæra

ÚTK: Autónóma taugakerfið � Sympatíska (sympathetic) taugakerfið: ◦ Sympatískir preganglíon þræðir ganga einvörðungu út á bróst- og lendarsvæðum ◦ Þeir eru stuttir og tengjast keðju hnoða rétt utan við mænu (sympathetic chain). Þaðan ganga langir postganglion þræðir til marklíffæra ◦ Í einfaldaðri mynd er hlutverk sympatíska taugakerfisins að sjá um svokallað “hrökkva-eðastökkva” viðbragð (fight-or-flight)

ÚTK: Autónóma taugakerfið � Parasympatíska taugakerfið: (parasympathetic) ◦ Parasympatísk hnoð liggja nálægt marklíffærum og þess vegna eru preganglíon þræðirnir langir ◦ Preganglíon þræðirnir ganga út úr spjaldhryggsvæði mænu og einnig eru heilataugar sem bera parasympatísk boð

ÚTK: Heilataugar I. II. III. Olfactory: Teg: skyntaug - Virkni: lykt Uppruni eða endastöð: ventral hluta heilahvelanna Optic: Teg: skyntaug - Virkni: sjón – U/E: thalamus Oculomotor: Teg: hreyfitaug – Virkni: augnhreyfingar – U/E: miðheili

ÚTK: Heilataugar IV. V. Trochlear: Teg: hreyfitaug - Virkni: augnhreyfingar – U/E: miðheili Trigeminal: Teg: hreyfitaug/skyntaug – Virkni: tyggihreyfing kjálka / tilfinning andlits og tungu – U/E: miðheili og brú / mænukylfa

ÚTK: Heilataugar VI. VIII. Abducens: Teg: hreyfitaug – Virkni: augnhreyfingar – U/E: mænukylfa Facial: Teg: skyntaug/hreyfitaug – Virkni: bragð / hreyfingar andlits – U/E: mænukylfa Auditory vestibular: Teg: skyntaug – Virkni: heyrn, jafnvægi – U/E: mænukylfa

ÚTK: Heilataugar IX. Glossopharyngeal: Teg: skyntaug/hreyfitaug – Virkni: bragð / hreyfingar tungu koks - U/E: mænukylfa Vagus: Teg: skyntaug/hreyfitaug – Virkni: næmi og hreyfingar hjarta, lunga, maga og þarma – U/E: mænukylfa

ÚTK: Heilataugar XI. XII. Spinal accessory: Teg: hreyfitaug – Virkni: hálshreyfingar – U/E: mænukylfa Hypoglossal: Teg: hreyfitaug – Virkni: hreyfingar tungu – U/E: mænukylfa

Heilahimnur � Heilahimnurnar (meninges) eru þrjár ◦ Yst er dura mater ◦ Í miðjunni er arachnoid mater �Undir henni er subarachnoid space þar sem margar stórar æðar liggja og heila- og mænuvökvinn er ◦ Pia mater er alveg límd við heilann og er örþunn ◦ Heilahimnubólga (meningitis) verður vegna bakteríu - eða vírussýkinga (örfá sinn vegna lyfja) ◦ Bakterían sem veldur hvað mestu tjórni nefnist Neisseria meningitidis. Þrátt fyrir sýklalyfjameðferð deyja um 10% og margir skaddast varanlega

Heilahimnur

Heila- og mænuvökvi � Cerebrospinal fluid � Rennur um subarachnoid space og niður miðjurás (central canal) í mænu. Auk þess fyllir hann heilaholin (cerebral ventricles) � Verndar og styður við heilann � Stöðugt framleiddur í choriod plexusum � Hydrocephalus getur komið fram ef flæði CSF er hindrað

Heila- og mænuvökvi

Blood-brain barrier � Heila-blóð þröskuldur � Hárræðar annars staðar í líkamanum eru gegndræpar vegna þess að það eru göt á milli þekjufrumanna í æðaveggnum og þar komast mörg efni í gegn. Til að vernda heilann fyrir eiturefnum, bakteríum og öðrum óþverra mynda astrocytar varnarlag utan um háræðarnar � Ekki sérstakt líffæri eða staður heldur eiginleiki æðanna sem umlykja MTK � Hefur áhrif á verkan lyfja og aðgengi þeirra að heilanum ◦ Súrefni og koltvísýrlingur geta flætt á milli og fituleysanleg efni (alkóhól, heróín og niktótín) ◦ L-dopa

Taugafruman uppgötvuð � Lengi vel var talið að taugafrumurnar væru allar samhangandi. Þrátt fyrir að Robert Hooke hefði smíðað fyrstu smásjánna 1665 og Adam Von Leeuwenhoek hefði fljótlega skilgreint frumuna, gekk mjög illa að nota þessa tækni til að rannsaka taugavef � 1875 gerir ítalski líffærafræðingurinn Camillo Golgi (1843 -1926) meiriháttar uppgötvun þegar hann finnur nýjan lit (silfur-nítrat) sem getur litað stakar taugafrumur

Taugafruman uppgötvuð � Með aðferð Golgis verður bygging taugafrumunnar ljós

Cajal (1852– 1934)

Cajal � Er sá vísindamaður sem gerir mest úr nýju litunaraðferð Golgis � Hann sýnir t. d. fram á að taugafrumur eru mjög mismunandi í lögun. Sumar eru litlar og tengjast öðrum frumum sem liggja mjög nálægt. Aðra bera boð um langan veg � Cajal sýnir líka fram á að taugafrumur hanga ekki saman heldur eru örfín mót sem aðskilja þær – taugamót (synapse)

Eiginleikar frumuhimnu � Er úr tvöföldu fitulagi (lipid bilayer) þar sem í fljóta prótein, þ. m. t. jónagöng (ion channels). Sumum þeirra er stjórnað (efna-, raf-, spennu -) en önnur eru alltaf opin � Göngin geta verið valgegndræp (haft sérhæft gegndræpi – selective permeability). T. d. K+

Taugamót (synapse)

Taugamót (synapse) � Presynaptíska himnan er staðsett á taugaenda (axon terminal) presynaptísku frumunnar � Sérhæfð postsynaptísk himna er á griplum eða frumubol postsynaptísku frumunnar � Taugamótin (synapse) nefnist það 20 -40 nm bil sem aðskilur himnurnar tvær

Stoðfrumur � Tíu sinnum fleiri en taugafrumur í heilanum. Tíu sinnum minni en taugafrumur, þannig að rúmmálið er u. þ. b. hið sama � Þýski meinafræðingurinn Rudolf Virchow árið 1846: Nevroglie (taugalím) � Stoðfrumur (glial cell) hjálpa til við að halda taugafrumunum á réttum stað, en eru einnig mikilvægar í að koma jónum, næringu, úrgangi og fleiri efnum á réttan stað � Stoðfrumur myndast allt lífið

Fjórar gerðir stoðfruma � Astrocytar. Stjörnulaga. Koma sér stundum á milli æða og taugafruma. Hafa áhrif á boðflutning, niðurbrot boðefna, endursmíð (remodeling), myndun nýrra taugamóta og blóðflæði um taugavef. Mynda blood-brain barrier

Fjórar gerðir stoðfruma � Oligodendrocytar mynda mýelínslíðrið í MTK og þar af leiðandi Ranvier-hnúðana. Multiple sclerosis � Schwann frumur mynda mýelínslíður ÚTK � Microglia. Mjög litlar. Koma inn í sýkt og sködduð svæði í taugakerfinu og hreinsa dauðar og skaddaðar frumur � Ependymal frumur þekkja heilaholin og mænugöngin � Glioma

Áttirnar � � � � Sagittal: Snið sem skiptir líkamanum milli hægri og vinstri Coronal: Snið sem skiptir líkamanum í fremri og aftari hluta Horizontal: Snið sem skiptir líkamanum í efri og neðri hluta Medialt: Miðlægt Lateralt: Hliðlægt Ipsilateral: Á sömu líkamshlið Contralateral: Á hinni líkamshliðinni Anterior: Framlægt Cephalic: Höfuðlægt Posterior: Afturlægt Caudalt: Dauslægt Proximalt: Nálægt Distalt: Fjarlægt Dorsalt: Baklægt Ventralt: Kviðlægt

Litbrigði MTK � Hvíta efnið: Skapast af mýelíni, sem er fituefni og notað er til að einangra taugasíma sem eru að bera boð langar leiðir � Gráa efnið: Bendir til mikils fjölda frumubola og tengsla milli fruma

Mænan Hvíta efnið Gráa efnið

Mænutaugar � Hluti úttaugakerfsins � 31 par af mænutaugum � Ganga hægra og vinstra megin � Við mænuna skiptast þær í tvennt og ganga annars vegar baklægt (dorsalt) ef þær flytja skynboð til mænu og hinsvegar kviðlægt (ventralt) ef þær bera hreyfiboð frá mænu

ÚTK: Mænutaugar � Mænutaugarnar eru nefndar eftir þeim hryggjaliðum sem þær ganga út á milli: ◦ ◦ ◦ 8 á hálssvæði (cervical) 12 á brjóstsvæði (thoraic) 5 á lendarsvæði (lumbar) 5 á spjaldhryggsvæði (saccral) 1 á rófubeinssvæði (coccygeal)

Fimm helstu svæði heilans � Myelencephalon ◦ Mænukylfa ◦ Neðsti hluti heilastofns (brain stem) og liggur að efsta hluta mænu ◦ Kjarnar XI. og XII. heilatauga ◦ Reticular formation ◦ Stjórnstöð öndunar og hjartsláttar ◦ Mikilvæg í örvun, svefn/vöku, hreyfingum o. s. f. v. ◦ Margar brautir fara þar í gegn

Fimm helstu svæði heilans � Metencephalon ◦ Mikið af brautum til og frá heila ◦ Brú (pons) �Locus coerulus og dorsal raphe kjarnarnir �Tegmentum með marga hreyfikjarna �Reticular formation - örvun ◦ Litli heili (cerebellum) �Mjög mikilvægur í stjórn og samhæfingu hreyfinga

Fimm helstu svæði heilans � Mesencephalon ◦ Tegmentum �Rennur saman við brú �Inniheldur nokkra hreyfikjarna sem tengjast virkni basal ganglia �Rauði kjarninn (red nucleus) �Svarta efnið (substantia nigra) �Periaquaductal grey area �Ventral temental area ◦ Tectum (þak) �Colliculi �Superior: Tengist sjónúrvinnslu og sjónrænum viðbrögðum �Inferior: Tengist úrvinnslu heyrnaráreita �RAS – þræðir frá reticular formation

Þversnið af mesencephalon

Fimm helstu svæði heilans � Diencephalon ◦ Stúka (thalamus) �Tekur við nær öllum boðum sem koma til heilans. Hlemmur �Lateral geniculate nuclei, medial geniculate nuclei og ventral posterior nuclei eru mikilvægar stoppistöðvar fyrir skynboð sjónar, heyrnar og líkamsskynjunar ◦ Undirstúka (hypothalamus) �Stjórnstöð fyrir mörg mikilvæg ferli svo sem hungur, þorsta, hita, æxlun og fleira. Tengist mjög ósjálfráða kerfinu og einnig hormónaframleiðslu líkamans

Fimm helstu svæði heilans � Telencephalon ◦ Heilabörkur (cortex) �Ysti hluti hvelaheilans �Sér um flóknustu þætti heilastarfseminnar �Skynsvæði eru á postcentral gyrus �Hreyfisvæði á precentral gyrus �Vinstra og hægra hvel tengjast (corpus callosum)

Blöð heilabarkar � Framheilablað (frontal lobe) � Gagnaaugablað (temporal lobe) � Hvirfilblað (parietal lobe) � Hnakkablað (occipital lobe)

Helstu svæði heilans � Telencephalon ◦ Limbíska kerfið �Lauslega skilgreint svæði. Sum þeirra eru þróunarfræðilega mjög gömul �Tengist námi og tilfinningum �Amygdala (mandla) tengist tilfinningastjórnun og lyktarskyni �Hippocampus og fornix tengjast námi �Cingulate gyrus hefur með athygli að gera �Olfactory Bulb er lyktarskynssvæði �Auk þess undirstúka (hypothalamus) og mammillary bodies

Helstu svæði heilans � Telencephalon ◦ Basal ganglia �Tekur til caudate nucleus, putamen og globus pallidus sem eru staðsettir undir heilaberkinum í hvelunum, og substantia nigra í miðheila �Kjarnarnir fjórir tengjast og eru mikilvægir í stjórnun hreyfinga �Þetta er svæðið sem bilar í Parkinsons-sjúkdómi