Protopathische Sensibilität Die Neuroanatomie des Schmerzens Dr. Andrea D. Székely Semmelweis Universität Medizinische Fakultät Institut für Anatomie, Histologie und Embryologie Budapest Ungarn

SENSORISCHE SYSTEME SINNESZELLE (primär, sekundär, tertiär) REZEPTOR peripherales AXON SENSIBLES GANGLION zentrales AXON RÜCKENMARK AKTIONSPOTENTIAL (über SCHWELLENPOTENTIAL) SENSORISCHE BAHNEN - mehrere Umschaltungsstellen - HIRNRINDE Alle Bahnen, ausser Riechbahn, umschalten im THALAMUS jede Ebene ist wichtig für die Verarbeitung SOMATOTOPIE (topografische Projekzion) HIRNSTAMM, RÜCKENMARK REFLEXE sind ausgelöst oder WAHRNEHMUNG GEDÄCHTNIS EMOTIONELLE REAKTIONEN auf der höheren EBENE

NERVENFASERN

epikritisch, propriozeptiv Aδ Fasern Dünn myelinisiert protopathisch ggl. spinale/trigeminale NOZIZEPTOR C Fasern unmyelinisiert protopathisch Aβ Fasern Dicke Myelinscheide epikritisch, propriozeptiv

SCHMERZ •ZENTRALER (NEUROLOGIE – kommt erst später  ) •PERIPHERALER SCHMERZ LEITET ZU ZNS REAKTIONEN Shutzreflexe (RM, HSt) Vegetativer Reflex (RM, HSt) Humoralen (Hormonellen) Antworte (Hypothalamus) Wahrnehmung und Lokalisation ( Pr, Sec Rinde) Emotionelle Antworte (Limbisches System) Lauft durch den tr. spinothalamicus und tr. trigeminothalamicus (bis zum VPM – diese Verbindungen können noch von weiteren Zentren beeinflusst werden)

SENSORISCHE BAHNEN PROTOPATHISCHE SENSIBILITÄT mechanorezeptoren EPIKRITISCHE SENSIBILITÄT HINTERSTRANG - LEMNISCUS MEDIALIS Rezeptoren Tasten - Meissner Körperchen Vibratio, Dehnung – Vater-Paccini Körperchen proprioceptio – Muskelspindel, Sehnenspindel, Nervendigungen im Gelenkkapsel bzw. Bänder PROTOPATHISCHE SENSIBILITÄT ANTEROLATERALSYSTEM (tr. spinothalamicus) mechanorezeptoren termorezeptoren nozizeptoren

PROPRIOZEPTIVE SENSIBILITÄT NICHT UNBEDINGT SCHLIMM ÄLTERE BAHN (evolutionell) NEUE BAHNEN (evolutionell) PROTHOPATHISCHE SENSIBILITÄT (vitale Sensibilität) grobe Druck, Temperatur, Schmerz EPIKRITISCHE SENSIBILITÄT (gnostische Sensibilität) Tasten (fein), Vibration, Zweipunktauflösung PROPRIOZEPTIVE SENSIBILITÄT Gelenke, Muskeln, raumliche Orientierung, Bewegung NICHT UNBEDINGT SCHLIMM Gut fürs Überleben 

Opiaten wirken hauptsächlich an den Neuronen in laminae I, II. 1. NEUron – GGL. SPINALE 2. NEUron – Rückenmark / HINTERHORN lamina I bzw. lamina III-V enthalten die Projektionsneuronen die die Info zu den höheren Zentren weitergeben. Opiaten wirken hauptsächlich an den Neuronen in laminae I, II.

I II III IV V allodynia opiaten ‘gate control’ Cornu ventrale fremdreflex

Melzack and Wall: "Gate Control Theory" (1965) Warum Schmerzen unterschiedlich wahrgenommen werden? Die Theorie wurde 1965 von dem Neurophysiologen Wall und dem Psychologen Melzack entwickelt. Nach dieser Theorie muss der Schmerzreiz auf seinem Weg in das Gehirn zahlreiche "Tore" überwinden. Wie weit sie für den Schmerzreiz geöffnet sind, hängt davon ab, ob zur selben Zeit noch andere Reize und Empfindungen das Gehirn erreichen wollen. Ist zum Beispiel etwas Aufregendes geschehen, das das Gehirn zu großen Teilen beschäftigt, schließt sich das Tor für den Schmerzreiz und er bleibt für eine Weile außen vor. Stört dagegen kein anderer starker Eindruck den Schmerz, öffnen sich die Tore, und er kann ungehindert zum Gehirn vordringen. Nach der Gate-Control-Theory konkurrieren also Reize miteinander darum, vom Gehirn wahrgenommen zu werden: Je stärker der Reiz, desto größer ist die Chance, dass er in das Bewusstsein vordringt.

Aδ und C Fasern → nozizeptiver Reflex → lokale Aufarbeitung im Hinterhorn, umschaltung an Projektionsneuronen, Kreuzung tr. spinothalamicus ant. (grobe Druck), tr. spinothalamicus lat. (Temperatur, Schmerz)

KÖRPER KOPF

TRACTUS SPINOTHALAMICUS Prothopathische Sensibilität 1. neuron: ganglion spinale radix sensoria 2. neuron: Hinterhorn neuron commissura alba tr. spinothalamicus ventralis et lateralis 3. neuron: thalamus nucleus ventralis posterolateralis (VPL) radiatio thalami gyrus postcentralis – (primäre somatosensorische cortex) Die Kollateralen von dem Schmerzfasern erreichen die Rinde der Frontallappe durch den Thalamus (CM und MD Kerne)

LEMNISCUS TRIGEMINALIS TR. TRIGEMINOTHALAMICUS VENTRALIS Prothopathische Sensibilität 1. neuron: ganglion trigeminale (Gasseri) nervus trigeminus radix sensoria 2. neuron: nucl. tr. spinalis n. trigemini nucleus sens. princ. n. trigemini ventraler Abschnitt Kreuzung lemniscus trigeminalis (tr. trigeminothalamicus ventralis) 3. neuron: thalamus nucleus ventralis posterolateralis (VPM) radiatio thalami gyrus postcentralis – (primäre somatosensorische cortex) Die Kollateralen von dem Schmerzfasern erreichen die Rinde der Frontallappe durch den Thalamus (CM und MD Kerne)

TR. SPINORETICULOTHALAMICUS WEITERE BAHNEN TR. SPINORETICULOTHALAMICUS aufsteigende Bahn Rückenmark Formatio reticularis , cathecolaminerge Kerne UMSCHALTUNG Thalamus Intralaminar- bzw. Midline -Kerne 1, Projections to brainstem catecholaminergic and reticular formation neurons; 2, nerve terminals in the intralaminar and midline thalamic nuclei; 3, thalamic projections to the cingulate and piriform cortex. A1, A2, A1 and A2 noradrenergic cell groups; CC, cingulate cortex; CN, central amygdaloid nucleus; CP, piriform cortex; GR, gigantocellular reticular nucleus; LC, locus coeruleus, LHA, lateral hypothalamic area; PL, lateral parabrachial nucleus.

WEITERE BAHNEN Tr. spinoreticularis Tr. spinosolitarius Tr. solitariohypothalamicus Tr. spinohypothalamicus Tr. spinomesencephalicus Terminieren im hypothalamus, aber die Kollateralen reichen auch zu die substantia grisea centralis im Mesencephalon 1, First-order somatosensory neurons; 2, spinoreticular tract; 3, spinosolitary tract; 4, ventral noradrenergic bundle from A1, A2, and locus coeruleus catecholaminergic neurons; 5, ascending noncatecholaminergic pathway from the nucleus of the solitary tract; 6, spinohypothalamic tract. A1 and A2 represent A1 and A2 noradrenergic cell groups; LC, locus coeruleus.

LAGE A: Arnold CN: tr. corticonuclearis CS: tr. corticospinalis T: Türk A nucl. caudatus 1 CN 1. Vorderer Thalamusstiel: aus den Intralaminärkerne /Midline-Kerne zum Frontalkortex 2. Hinterer Thalamusstiel: aus VPL, VPM zu die somatosensorische Rinde 3. radiatio acustica: vom CGM zu primäre Hörrinde 4. radiatio optica: vom CGL zu primäre Sehrinde CS 2 T thalamus 3 4

SCHMERZREPRESENTATION S1 (rot) / S2 (orange): primer/secunder somatosensorische Rinde, ACC (grün): ant cingulate cortex, insula (blau), thalamus (gelb), PF (lila) Prefrontalkortex, M1/SMA: primär/supplementer Motorrinde, PPC: post Parietalkortex, PCC: post cingulate cortex, BG (rosa): Basalganglien, HT: hypothalamus, AMYG: amygdala, PB:nucl. parabrachialis, PAG: periaqueductal grey (Apkarin és mtsai, 2005)

THALAMUS VPL, VPM → primer és szekunder somatosensorische Rinde LOKALIZATION THALAMUS intralaminär midline Kerne → limbisches system WAHRNEHMUNG DES SCHMERZENS GEDÄCHTNIS (BILDUNG, WIEDERRUF) EINFLUSS AN DIE MOTIVATION TRR. spinoreticularis, spinosolitarius, solitariohypothalamicus, spinohypothalamicus : MODULATION DES ENDOKRINSYSTEM, Stressreaktio, Nebennierenhormonen, Immunomodulation D) VERBINDUNG MIT DER MOTORRINDE , BASALGANGLIEN Bewegungen die zum Schmerz assoziiert sind (zB ‘defense’)

ABSTEIGENDER KONTROLMECHANISMUS

SCHMERZ

SENSORISCHE STÖRUNGEN