medical-notes/content/Fysiologi/Block 2 - Sensorik och Motorik/Gabriels anteckningar/Somatosensorik.md

source, lecture, block

source	lecture	block
Gabriels anteckningar	Somatosensorik	2

Somatosensorik

Somatosensorik

• ​ Exteroception

Information från yttre världen, t.ex beröring

• ​ Proprioception

Information om kroppsläge, rörelse och spänning (från ledvinklar, muskelspolar och liknande) utan att behöva titta på kroppen.

• ​ Interoception

Information från inre organ, t.ex mäter blodtryck.

• ​ Hudsinnet

Olika receptorer finns i olika nivåer av huden.

Receptorer är olika och olika hudtyper har olika sammansättningar av receptorer → olika funktioner.

• ​ Fria nervändslut
• ​ Nervänslut omgivna av kapslar (ruffini, meissners, paccini)

• ​ Nervändslut i direkt kontakt med en cell (Merkelkorpuskel)

Behårad hud

• ​ Axoner runt hårfollikeln → detekerar dess rörelse

• ​ Saknar Meissners korpusklar

Obehårad hud

• ​ Saknar hårfollikel

• ​ Har många Meissners korpuskler

Nervcellskropparna finns i dorsalrotsganglion eller hjärnstam.

• ​ Axontyper

Det finns olika axontyper från huden till CNS med olika diametrar och myelinisierngsgrad (olika ledningshastigheter)

• ​ Aβ axoner – Tjocka (stor diameter). myeliniserad

Leder tryck och beröring (snabb)

• ​ Aδ axoner – Tunna, myeliniserad

Leder smärta och temperatur (medelsnabb)

• ​ C axoner – tunna, omyeliniserad

Leder smärta & temperatur (sega)

Aβ axoner behövs till beröring eftersom CNS måste ständigt få sensorisk information ifall handen håller ett objekt och i så fall hur objektet ligger i handen → hög tidsupplösning behövs, alltså Aβ. Frågor

!

!

1.​ Förklara extero-, proprio- och interoception. Vilka olika typer av receptorer har huden? Vad är skillnaden mellan behårad och obehårad hud? 2.​ Axontyper , hur skiljer de sig? Varför är beröringsaxoner tjockast? Mekanoreceptorer

• ​ Beröring förmedlas via mekanoreceptorer. Princip:

Beröring/tryck orsakar deformation i receptor → mekanosensitiva jonkanaler i axonet öppnas upp → depolarisering.

Lågtröskliga mekanoreceptorer stimuleras av lätt, icke-smärtsam beröring.

Viktig princip: Grov beröring → högre frekvens av ap → “grov känsel” och vice versa.

• ​ Receptorpotential

Förändring i membranpotentialen efter stimulans.

Större stimulans → större mekanisk stress/sträckning på receptor → större deformation → fler jonkanaler öppnas (än vid låg stimulans) → depolarisering (eller hyperpolarisering) → större receptorpotential.

• ​ Aktionpotential

Distalt finns omyeliniserade segment i axoner (nervändslut)

Där finns inga spänningskänsliga Na-kanaler.

Jonströmmen (receptorpotentialen) fortplantas därför passivt längs axonet tills den når första Ranviers nod (innehåller spänningskänsliga Na-kanaler) → ap initieras

Större receptorpotential → högre frekvens av aktionspotentialer!

• ​ Kan initiera ap lättare under relativa refraktärperioden Frågor 1.​ Vilka receptorer förmedlar beröring? Hur fungerar de? Vad är lågtröskliga mekanoreceptorer? Hur kan CNS skilja mellan grov/lätt beröring? 2.​ Vad menas med receptorpotential, hur initierar receptorpotential en aktionspotential? Varför initierar högre receptor- fler aktionspotentialer? Mikroneurografi
• ​ Teknik där ett enda axon undersöks (via elektroder) för att se vilken typ av information som förmedlas till CNS
• ​ Tre egenskaper undersöks: receptiva fält, adekvat stimulus och adaption.

!

!

!

!

!

• ​ Receptiva fält

Ett axon förgrenas vid nervändslut och vakar därför över ett hudområde, alltså receptiva fält

• ​ Hudområden där stimulering kan excitera axonet.

I dessa receptiva fält finns områden med låg respektive hög tröskel.

Figur A visar receptiva fält av sju axoner (kan överlappa varandra).

Med en tunn styv tråd kan receptiva fält kartläggas och även avslöja vilka områden med högst/lägst tröskel genom att längs en linje (fig. A) trycka ner trådet systematiskt.

Tröskeln visas i fig. B (y-axel hur långt tråden tycktes i mikrometer, x-axel förflyttning i millimeter längs linjen).

• ​ Notera hur några millimeters skillnad ger en så stor ökning i tröskel.

Därefter kan punkter i hudområdet med lägst tröskel sammanställas vilket är med högst sannolikhet axonernas läge i huden.

• ​ Två typer av receptiva fält

Små receptiva fält

• ​ Distinkta (tydligt avgränsade), litet hudområde
• ​ Har låg tröskel, låg stimulans/receptorpotential amplitud exciterar axonet

• ​ T.ex Meissners korpuskel

Stora receptiva fält

• ​ Mindre distinkta, stort hudområde och axonet kan kontakta olika strukturer.

• ​ Dock är oftast en punkt som är extra känslig.

• ​ T.ex Paccinis korpuskel (handflatan)

• ​ Adekvat stimulus och adaptation

Adekvat stimulus = stimulus som receptorn bäst svarar på

Adaptation = Hur länge en receptor fortsätter att generera aktionspotentialer under konstant stimulus

Snabbt adapterade receptorer

• ​ Förmedlar signal endast vid förändring i stimulus, t.ex vibration.
• ​ Trycker ner → aktionspotential

!

!

!

!

!

• ​ Släpper → aktionspotential
• ​ Mellan händer inget.
• ​ Signalerar till CNS endast i början (on-svar) och slutet (off-svar) → s.k dynamiskt svar.

• ​ Receptorer: Meissner & paccini

Långsamt adapterade receptorer

• ​ Förmedlar signal under hela stimulus varaktighet, alltså konstant under mekanisk påverkan → statiskt svar.

• ​ Kan ibland ha ett on-svar som förmedlar signaler snabbt.

• ​ Långsamt adapterade receptorer är känsliga för både förändrad och konstant stimulus.

• ​ Receptorer: Merkel & ruffini

• ​ Mekanismer bakom adaptation

Snabb adaptation

• ​ Kapslad axon

• ​ Tryck→ receptor deformeras → on-svar → kapseln absorberar belastningen så att axonet inte stimuleras längre→ trycket fäller → kapseln deformeras → axon deformeras, mekanosensitiva jonkanaler öppnas→ off-svar.

Långsam adaptation

• ​ Saknar kapsel.

• ​ Trycket på axonet förblir konstant → kontinuerlig depolarisering

Meissner, paccini, merkel och ruffini är alla mekanoreceptorer

• ​ Notera dock att receptorpotentialens amplitud (styrka) sjunker ändå, adaptation → tyder på cellmembranets egenskaper

• ​ Andra egenskaper som skiljer receptorerna åt

Hudsträckning

• ​ Speciellt Ruffini

• ​ Aktiveras när huden dras ut från receptor, alltså i en viss riktning

Kantkänslighet

• ​ Meissners och speciellt Merkels korpuskler (pga de är långsamt adapterade → skickar statisk information!)
• ​ När huden trycks mot en kant, koncentreras deformationen längs kanten vilket ger starkare aktivering av just Merkel korpuskler som ligger vid kanten.

!

!

!

!

• ​ Sedan bidrar även lateral inhibition där neuroner som aktiveras starkast inhiberar angränsande neuroner (som också får stimuli).
• ​ Detta förstärker kontrasten så att starkt påverkade områden signalerar till CNS medan svagt påverkade inte gör det → kantkänslighet! Frågor 1.​ Vad menas med receptiva fält? Hur kan axoners läge under huden avslöjas mha receptiva fält? 2.​ Skillnaden mellan små och stor receptiva fält? 3.​ Vad betyder adekvat stimulus och adaptation? 4.​ Beskriv snabbt resp. långsamt adapterade receptorer, ge exempel. Vilken reaktionsmekanism bakom dem? 5.​ Med hänsyn till de receptiva fältens storlek respektive adaptation finns fyra grupper av axon från hårlös hud. Vilka skillnader finns mellan dem och vilka receptorer är kopplade till de olika axonerna? 6.​ Vilka specifika egenskaper har ruffini, merkel och meisners? Vad tolkar CNS
• ​ En specifik stimuli kommer att vara mest adekvat för vissa mekanoreceptorer (pga de har olika egenskaper) och därmed får vissa mekanoreceptorer högre receptionspotential → högre frekvens av ap.
• ​ CNS utnyttjar utöver detta, olika axoners receptiva fält. En stimuli aktiverar flera axoner, som delvis överlappar varandra.

• ​ CNS får därför en specifik aktivitetsmönster som avslöjar information om hudretning

När (On-svar), vad (vilken stimulus), hur länge (tid mellan On-off svar eller hur länge statiska svaret varar), var, amplitud/”styrka”

• ​ Om man ska känna på kanter, t.ex på gem

Mekanoreceptorer med hög kantkänslighet samt små receptiva fält aktiveras huvudsakligen (dominerar aktivitetsmönstret), dvs merkel & meissners korpuskler.

• ​ Känna på ytor.

Man drar fingret över en yta → vibrationer uppstår

Mekanoreceptorer är känsliga för vibrationer och snabbt kan generera svar → snabbt adapterade receptorer (paccini & Meissners)

• ​ Integration av flera stimuli

Beröring av två olika ytor, plan resp. rund

Runda ytan har eget aktivitetsmönster, samma gäller för plana.

• ​ Olika mönster av ap utifrån hur huden deformeras

!

Vid beröring av en specifik yta, kommer olika axoner att fyra med en viss tidsfördröjning (som visas i figuren).

Slutligen kommer olika axonerna att konvergera/synapasa samma neuron i CNS som endast aktiveras när samtliga synapsar samtidigt (coincidence detection).

Vid aktivering av specifika neuron kan CNS avgöra yttypen.

CNS fungerar som coincidence detector – detektera aktivitetsmönster genom att jämföra vilka axoner som aktiveras samtidigt Frågor 1.​ Hur har olika hudretningar olika aktivitetsmönster, vilken information kan CNS reda ut från aktivitetsmönstret? 2.​ Hur uppfattar CNS känsel på ytor, kanter på gem och skillnaden mellan plan/rund yta? Skillnad mellan olika delar av huden

• ​ Olika delar av huden har olika kombinationer av mekanoreceptorer pga olika funktioner

• ​ Fingertopparna – måste känna på objekt och deras struktur (diskriminativ)

Hög täthet av merkel & meissners korpuskler pga små receptiva fält.

Ruffini & paccini finns i mindre utsträckning

• ​ Fotsulan – måste känna tryckfördelning över foten → viktig för balans

Ruffini, paccini, merkel och meissners korpuskler jämntfördelad över hela foten, även tårna.

Receptorerna är känsliga för hudstärckning i olika riktningar → viktig för att kunna förstå tryckfördelningen och därmed balansera.

• ​ Behårad hud

Saknar Meissners korpuskler, har istället två andra typer av receptorer som ej finns i obehårad hud

Axoner runt hårfollikel

!

!

!

!

• ​ Stimuleras när hårfollikeln rör sig → information om omgivning
• ​ Ett axon innerverar flera hårfolliklar

• ​ Vissa hårfolliklar har dock merkelkorpuskler nära toppen.

C-typ afferenter

• ​ C-typ axoner är omyeliniserade med låg ledningshastighet.
• ​ De har dessutom små, lågtröskliga receptiva fält.
• ​ De bidrar inte med diskrimineringsförmåga utan känner långsam & lättberöring av huden.
• ​ Funktionen är att bidra till emotionell koppling av beröring och därför har kontakt med t.ex insula.
• ​ Utan dessa receptorer känns smekningar som all annan beröring. Frågor 1.​ Beskriv sammansättningen av receptorer i fingertopp, fotsulan och behårad hud Temperatur

• ​ Två typer av temperaturer receptorer

Köld-receptorer

• ​ Känslig för 15oC-30oC, även väldigt höga, ca 50oC

Värme-receptorer

• ​ Känslig för 30oC-43oC

Utanför detta intervall (15-50oC) tar nociceptorer (smärt) över.

• ​ Struktur

Fria nervändslut med flera olika temperaturkänsliga jonkanaler som tillsammans täcker respektive intervall.

Axonerna kan vara omyeliniserade C-fibrer eller Aδ-axoner

• ​ Mekanism

Samspel mellan dynamiskt och statiskt svar.

T.ex vid konstant temperatur (32oC)

• ​ Statiskt svar av värme & köld-receptorer där värme-receptorer har störst ap-frekvens.

Sjunker från 32oC → 28

• ​ Dynamiskt svar från bägge receptortyper där:

Köld-receptorer: Högre ap-frekvens

Värme-receptorer: Lägre ap-frekvens

Sedan fortsätter ett statiskt svar.

• ​ Motsatsen gäller om temp. Går från 32oC→35oC Frågor

!

!

1.​ Vilka temperaturreceptorer finns det? Vilken struktur, axontyper, mekanism? Bansystem

• ​ Baksträngsbanan

Vägen till CNS

• ​ Aδ-axoner från periferin → dorsalroten (ryggmärg) → fortsätter via ryggmärgens baksträng → hjärnstammens baksträngskärnorna, första omkopplingen → korsar → thalamus (omkoppling) → S1 i hjärnbarken (primära somatosensoriska hjärnbarken)

Funktion

• ​ Viktig för komplex bearbetning av information från lågtröskliga mekanoreceptorer, t.ex:

Tvåpunktsdiskrimination

Känna på ett föremål/yta (vibration)

Förstå vilken riktning huden sträcks i

Vid skada

• ​ Nedsatt:

Asterognosi – förstår ej föremål mot huden

Förlust av riktningskänslig

Nedsatt vibration

Nedsatt tvåpunktsdiskrimination

I de distala hudområden som handen förloras detta, dock är det rapporterat att i proximala områden fortfarande finns tvåpunktsdiskrimination.

• ​ Med skada kan man fortfarande lokalisera stimuli och avgöra hur länge stimulin varar

• ​ Möjligt tack vare andra bansystem såsom spinothalamiska.

• ​ Spinothalama banan

Vägen till CNS

• ​ Omkopplas och korsar i ryggmärgen → Via lateralfunikeln når hjärnstammen → thalamus → S1 i hjärnbarken

Funktion

• ​ Smärta & temperatur → här går Aδ & C-fibrer

Når även till insula.

Skada

• ​ Känner ingen smärta, ingen temperaturförmåga

• ​ Upplevs kontralateral (motsatta sidan av kroppen)

(Banan i vissa svåra smärtfall skärs neurokirurgiskt)

Frågor 1.​ Beskriv baksträng - & spinothalama banan (väg till CNS, funktion, symtom) Primära somatosensoriska cortex (S1)

• ​ S1 ligger i gyrus postcentralis och mottar direkta förbindelser från thalamus. Lateralt, under S1 finns S2.

• ​ S1 har en somatotop organisation (kroppskarta) där kroppsdelar nära varandra ligger också intill varandra i S1.

Områden som är högt innerverad tar upp större yta (fler neuroner) i barken (S1).

• ​ Somatotopa organistationen beskrivs som “en liten människa” (homunculus), där hög innerverade ytor är större (t.ex läppar).

• ​ S1 förändras

Vid skador, t.ex förlorar ett finger, neuroner i S1 ansvarade för fingret får inget stimuli → omorganiseras och “hjälper” neuroner som ansvarar för andra fingrar.

Eller om ett område får ökad sensorisk signalering, rekryteras flera neuroner (reversibel process).

• ​ Tre olika kroppskartor

S1 innehåller faktiskt tre olika fullständiga kroppskartor, så kallade Brodmann-areor, beteckna 3b, 2, 1.

Dessa Brodmann-areor ligger intill varandra men samarbetar med olika typer av information.

Neuronerna i dessa areor är fördelade i kolumner som motsvarar olika delar i kroppen.

Varje kolumn innehåller neuroner som bearbetar information från samma receptiva fält och underkolumn för snabbt respektive långsamt adapterade receptorer.

Area 3b

• ​ Detaljrik & “bas” information

• ​ Bearbetar information såsom tryck, beröring, tvåpunktsdiskrimination, temp., smärta osv.

Area 2 & 1 (analys)

• ​ Arbetar med mer komplex information.

!

!

!

!

• ​ Bearbetar information ifall något rör sig över huden, vilken riktning och formen/kanten på det man känner.

• ​ Högre bearbetning av somatosensorisk

Efter S1 förs informationen vidare till S2 och parietalloben

S2

• ​ Här finns mer komplexa neuroner med stora receptiva fält som bearbetar information från t.ex flera olika fingrar samtidigt och integrerar dessutom motorik och muskelspolar.

Kan även bearbeta information bilaterala kroppsdelar

• ​ Viktig när vi t.ex avgör formen av ett objekt utan synintryck

S.k stereognosi

Då kan det vara viktigt att förstå vad olika fingrar känner, hur våra led i fingrar är vinklade osv.

Parietalcortex

• ​ Här kombineras somatosensorik med andra system, bl.a syn.
• ​ Genom att jämföra det man känner med det man ser kan hjärnan avgöra om en kroppsdel, som en arm, tillhör en själv eller någon annan.

• ​ Kan lura CNS att tro gummihand är egna handen

Känner beröring som utspelas på gummihanden – uppfattas som egna. Frågor 1.​ Beskriv somatotopiska organisationen och vad det innebär. 2.​ Vad är Brodmann-areor, vad består de av, var finns de och vad ansvarar de för? 3.​ Vilka strukturer tar emot information från S1 och hur bearbetas den där?

!

!

!