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