9-10: Somesthesie en proprioceptie

Pijnmodulatie

• Orthodroom en antidroom geleiding waarbij substance P wordt vrijgezet
• Substance P activeert mastcellen, wat leidt tot histamine vrijgave en extravasatie van vocht en vasodilatatie, resulterend in oedeem, rubor, tumor, dolor en calor

Afferente vezels

• Twee typen afferente vezels: A∂-vezels en C-vezels
• A∂-vezels: licht gemyeliniseerd, eerste scherpe pijn,nocireceptoren
• C-vezels: niet gemyeliniseerd, latere doffe pijn, belangrijk voor affectieve tastzin

Primaire afferenten en centrale banen: Het anterolaterale systeem

• Neuronen van 1e orde:
  • A∂- en C-afferenten hebben celkern in dorsal root ganglion (DRG)
  • Gebruiken als neurotransmitter: glutamaat + peptiden zoals substance P en CGRP
  • Synaps in oppervlakkige laminae I/II van dorsale hoorn
• Neuronen van 2e orde:
  • Kruisen middellijn en stijgen contralateraal op
  • Belangrijk deel verloopt via anterolateraal gelegen tractus spinothalamicus (somatotopisch)
  • Projecteert naar sensorische VPL-kern van thalamus

Anterolateraal systeem

• Geleidt pijn, temperatuurzin en grove tastinformatie
• Rechtstreekse projecties: via thalamus (spinothalamisch met discrete unilaterale RV)
• Onrechtstreekse projecties: via formatio reticularis (spinoreticulair met bilaterale grote RV)
• Diffuse projecties naar andere structuren in hersenstam

Regelatie van pijn

• Segmentale controle: gate control
• Pijnpoorttheorie: activatie van dikke sensorische vezels en dunnere pijnvezels kan pijn verminderen

Perifeer zenuwstelsel

• Classificatie van perifere zenuwvezels:
  • A-vezels: belangrijk voor discriminatie en herkenning
  • C-vezels: niet gemyeliniseerd, trage geleiding, belangrijk voor affectieve tastzin

Centraal zenuwstelsel

• Verschillende spinale segmenten die allemaal bepaald dermatoom innerveren
• Klinisch van belang: bij hernia pijnuitstraling in dermatomeer patroon

Dermatomen

• Herpes zoster (zona) = varicella zoster virus actief, onstaat in 1 dermatoom, bezenuwd door 1 spinale zenuw

Hersenstam Projecties

• Projecties naar hersenstam komen uit bij multipele polysynaptische verbindingen naar formatio reticularis en andere hersenstamkernen, zoals:
  • Periaqueductal gray (PAG)
  • Rostrale ventromediale medulla (RVM)
  • Parabrachiale nucleus
• Deze projecties zijn belangrijk voor de verwerking van pijn en emoties

Anterolateraal Systeem

• Geleidt pijn, temperatuurzin en grove tastinformatie
• Rechtstreekse projecties: via thalamus (spinothalamisch met discrete unilaterale RV)
• Onrechtstreekse projecties: via formatio reticularis (spinoreticulair met bilaterale grote RV) à Wakker worden van pijn
• Diffuse projecties naar andere structuren in hersenstam, zoals:
  • Anterior Cingulate Cortex (ACC) = deel van frontale kwab
  • Insula à verwerking van pijn
  • Amygdala
  • Somatosensoriële cortex
  • RVM, PAG, parabrachiale kern

Regulatie van Pijn

Segmentale Controle: Gate Control

• Pijnpoorttheorie stelt dat bepaalde projectieneuronen van de tractus spinothalamicus en WDR-neuronen worden geactiveerd door dikke sensorische vezels + dunnere pijnvezels
• En geïnhibeerd door een interneuron dat zelf wordt geactiveerd door de dikke sensorische vezel en geïnhibeerd door de pijnvezel
• Op die manier kan gelijktijdige activatie van mechanoreceptieve axonen pijn verminderen

Primair Afferente en Centrale Banen: Het Anterolaterale Systeem

• A∂- en C-afferenten hebben celkern in dorsal root ganglion (DRG)
• Treden RM binnen via dorsale wortel en vertakken onmiddellijk en stijgen en dalen over korte afstand in RM
• Gebruiken als NT: glutamaat + peptiden zoals substance P, CGRP thv synaps in oppervlakkige laminae I/II van dorsale hoorn

Neuronen van 1e Orde

• Aß-vezels aftakkingen: maken synaps in diepere laminae III/IV
• Lamina V neuronen = wide dynamid range (WDR) neuronen:
  • Krijgen nociceptieve input (A∂) + Aß-input
  • Hebben grote complexe RV

Neuronen van 2e Orde

• Kruisen middellijn en stijgen contralateraal op
• Belangrijk deel verloopt via anterolateraal gelegen tractus spinothalamicus (somatotopisch)
• Projecteert naar sensorische VPL-kern van thalamus

Descenderende Controle

• Pijn kan worden gemoduleerd door dalende banen
• Werd aangetoond met stimulation-produced analgesia (SPA)
• Periaqueductal Gray PAG:
  • Ontvangt input van limbische structuren, zoals de amygdala
  • Ook input vd hypothalamus en speelt een rol bij de flight or fight response
• RVM (rostroventromediale medulla):
  • Krijgt belangrijke input vanuit het PAG
  • Projecteert naar de dorsale hoorn van het ruggenmerg, vooral oppervlakkige lamina I/II en diepere lamina V

Somatosensorische cortex

• Verwerkt informatie over tast, vibratie, pijn en temperatuurzin
• Gelegen in gyrus postcentralis, posterieur van sulcus centralis
• Somatotopische organisatie, waarbij been mediaal en gelaat lateraal liggen

S1-areas

• Elke area omvat een volledige map van Homunculus van Penfield
• Area 3A: proprioceptieve info, vlak aan M1, nodig voor motorische sturing
• Area 3B (= S1-proper): ontvangt projecties van SA1- en RA1- afferenten, tactiele info, fijne tast
• Area 1: ontvangt info van area 3, vooral RA1-input, gevoelig voor textuur
• Area 2: ontvangt info van area 3, input van 3 andere gebieden, coderen complexere tastinformatie

Somatotopie

• Unilateraal en contralateraal: kruising thv thalamus
• Proportioneel aan perifere innervatiedensiteit
• Multipel: meerdere mappen
• Omgekeerd mannetje, plastisch
• Columnaire organisatie in cortex, loodrecht op oppervlak van cortex georiënteerd

Receptieve velden en stimulusactiviteiten

• RV gaan groter en groter worden als je verder in systeem zit
• Stimulusactiviteiten worden ook complexer
• RV in area 5 zijn bilateraal, in S2 ook bilateraal, belangrijk voor objectherkenning

Plasticiteit

• Organisatie van somatosensorische cortex vertoont belangrijke plasticiteit
• Klinisch observeren bij doorsnijden perifere zenuw of amputatie, of bij intensieve training
• Fantoomsensaties: nog sensaties in lichaamsdeel terwijl dat afwezig is, verkeerde interpretatie

S2

• Belangrijk voor objectherkenning, discriminatie (vorm/textuur) en leren via hippocampus
• Receptieve velden zijn bilateraal, stimuluscomplexiteit toenemend

Posterieure pariëtale cortex

• Groot receptief veld, bilaterale receptieve velden
• Toenemende stimuluscomplexiteit: tactiel, objectmanipulatie, multimodale responsen
• Neglect: typisch rechtszijdige parietale letsels, verminderde aandacht voor linker kant

Pijn

• Pijn is een onaangename sensorische, emotionele en cognitieve ervaring geassocieerd met reële of mogelijke weefselbeschadiging
• Nociceptie ≠ pijnperceptie

Nocireceptoren

• Vrije zenuwuiteinden die weefselbeschadiging detecteren
• Mechanische, chemische, thermische en polymodale nocireceptoren
• Mastcellen activatie: inflammatoire respons

Anterolateraal systeem

• Primaire afferenten en centrale banen
• Neuronen van 1e orde: A∂- en C-afferenten hebben celkern in dorsal root ganglion
• Neuronen van 2e orde: projecteren naar sensorische VPL-kern van thalamus en S1-cortex

Descenderende controle

• Pijn kan worden gemoduleerd door dalende banen
• Werd aangetoond met stimulation-produced analgesia (SPA)
• Periaqueductal Gray (PAG) en rostroventromediale medulla (RVM) spelen een belangrijke rol bij pijnmodulatie

Opioiden

• Opioïdreceptoren bevinden zich in PAG, RVM en dorsale hoorn
• Werking op signaaltransmissie van nociceptoren, blokkade door naloxone

Upregulatie en sensitisatie

• Hyperalgesie: overgevoeligheid aan pijn
• Alodynie: pijn bij aanbrengen van niet-pijnlijke stimulus
• Sensitisatie: perifeer en centraal, lokale inflammatoire soep, upregulatie van nociceptoren

Somesthesie

• Somesthesie omvat meerdere systemen: tastzin, pijnzin, temperatuurzin en proprioceptie.

Tastzin

• Cutane mechanoreceptoren (LTM) reageren op mechanische stress en vervorming van membranen.
• Gespecialiseerde mechanoreceptoren in de huid van de hand worden verdeeld in 4 groepen: snel adapterend en traag adapterend.
• Oppervlakkig: SA1 (Cellen van Merkel) en RA1 (Lichaampjes van Meissner); Diep: SA2 (Lichaampjes van Ruffini) en RA2 (Lichaampjes van Pacini).

Afferenten

• Classificatie van perifere zenuwvezels:
  • A-vezels: belangrijk voor discriminatorische tast en herkenning
  • C-vezels: niet-gemyeliniseerd, trage geleiding, belangrijk voor affectieve tastzon
• C-tactiele vezels (CT's) reageren op trage, zachte strelingen en projecteren naar andere gebieden in het ruggenmerg en hersenen.

Lemnisscale Baan

• Staat in voor vibratiezin en fijne tast.
• Speelt proprioceptieve informatie door mbt stand van spieren en gewrichten.

Dermatomen

• Herpes zoster (zona) = varicella zoster virus actief in 1 dermatoom, bezenuwd door 1 spinale zenuw.

Primair Afferente Neuron

• A∂- en C-afferenten hebben celkern in dorsal root ganglion (DRG).
• Gebruiken als neurotransmitter: glutamaat + peptiden zoals substance P, CGRP thv synaps in oppervlakkige laminae van de dorsale hoorn.

Anterolateraal Systeem

• Neuronen van 1e orde: A∂- en C-afferenten hebben celkern in DRG.
• Neuronen van 2e orde: kruisen middellijn en stijgen contralateraal op.

Pijn

• Pijn kan worden gemoduleerd door dalende banen.
• Pijn-info naar brein wordt geremd door inhibitorische neuronen.

Proprioceptoren

• Spierspoelen registreren kleine lengteverschillen via Piezo2-ionenkanalen.
• Golgi-pezenorganen meten spierspanning en contractiekracht via Ib-afferenten.
• SA2-mechanoreceptoren in de huid registreren stretch en coderen zo positie van vingers.
• Gewrichtsreceptoren in gewrichtskapsels en ligamenten zijn gevoelig aan hoek, richting en snelheid van beweging in het gewricht.

Proprioceptief Neuron en Ruggenmerg

• Proprioceptieve informatie verloopt via Ia-afferent neuron naar het ruggenmerg.
• Projecties naar hersenen via de lemniscale baan en verbindingen naar de ventrale hoorn in het RM.

Somesthesie

• Het somesthetisch systeem bestaat uit meerdere subsystemen, waaronder het tastzin, pijn, temperatuurzin en proprioceptie.

Tastzin

• Het tastzin systeem bestaat uit verschillende typen mechanoreceptoren:
  • Cutane (low treshold) mechanoreceptoren (LTM) die gevoelig zijn voor vervorming via Piezo2-mechano-sensitieve ionenkanalen.
  • Gespecialiseerde mechanoreceptoren zoals Meissner's corpuscules, Pacini's corpuscules, Merkel's discs en Ruffini's corpuscules.
• Elk type receptor heeft een specifieke functie en receptief veld.

Mechanoreceptoren

• Meissner's corpuscules (RA1): oppervlakkig, gevoelig voor lichte aanrakingen en veranderingen in de huid.
• Pacini's corpuscules (RA2): diep, gevoelig voor vibraties en veranderingen in de huid.
• Merkel's discs (SA1): oppervlakkig, gevoelig voor druk en vervorming van de huid.
• Ruffini's corpuscules (SA2): diep, gevoelig voor tractie op de huid en proprioceptie.

Proprioceptie

• Proprioceptie is het vermogen om de positie en beweging van het lichaam te detecteren.
• Het proprioceptiesysteem verloopt via het lemniscaal systeem.

Pijn

• Pijn is een onaangename sensorische, emotionele en cognitieve ervaring geassocieerd met reële of mogelijke weefselbeschadiging.
• Nociceptie is de detectie van weefselbeschadiging door nocireceptoren.
• Het anterolaterale systeem geleidt pijn, temperatuurzin en grove tastinformatie.

Temperatuurzin

• De afferente banen voor temperatuurzin maken deel uit van het anterolaterale systeem.
• Warmtereceptoren verlopen via C-vezels en verhogen hun activiteit bij toenemende temperatuur.
• Koudevezels via Aδ- en C-vezels vooral activeren onder 30°C.

Afferenten

• Classificatie van perifere zenuwvezels:
  • A-vezels: belangrijk voor discriminatie en herkenning
  • C-vezels: niet gemyeliniseerd, trage geleiding, belangrijke rol bij affectieve tastzin

Centraal Zenuwstelsel

• Verschillende spinale segmenten die allemaal bepaald dermatoom innerveren
• Klinisch van belang: bij hernia pijnuitstraling in dermatomeer patroon

Dermatomen

• Herpes zoster (zona) = varicella zoster virus actief
• Onstaat in 1 dermatoom, bezenuwd door 1 spinale zenuw

Lemniscuss Baan

• Staat in voor vibratiezin en fijne tast
• Speelt proprioceptieve informatie door mbt stand van spieren en gewrichten

Geleiding

• Dikke Aß-neuronen van 1e orde met celkern in DRG
• Geleiden informatie van mechanoreceptoren naar RM
• Stijgen op in dorsale streng; hier is somatotopie

Somatosensoriële Cortex

• Info over tast, vibratie, pijn en temperatuurzin
• In gyrus postcentralis, posterieur van sulcus centralis

S1 Areas

• Elke area omvat volledige map van Homunculus van Penfield
• Area 3A: vooral info van SA, proprioceptieve informatie
• Area 3B (= S1-proper): ontvangt projecties van SA1- en RA1- afferenten
• Area 1: ontvangt info van area 3: vooral RA1-input
• Area 2: ontvangt info van area 3: input van 3 andere gebieden

Primair Afferenten en Centrale Banen: Het Anterolaterale Systeem

• A∂- en C-afferenten hebben celkern in dorsal root ganglion (DRG)
• Treden RM binnen via dorsale wortel
• Vertakken onmiddellijk en stijgen en dalen over korte afstand in RM

Anterolaterale Systeem

• Geleidt pijn, temperatuurzin en grove tastinformatie
• Rechtstreekse projecties: via thalamus (spinothalamisch met discrete unilaterale RV)
• Onrechtstreekse projecties: via formatio reticularis (spinoreticulair met bilaterale grote RV)

Regulatie van Pijn

• Segmentale controle: Gate Control
• Pijnpoorttheorie stelt dat bepaalde projectieneuronen worden geactiveerd door dikke sensorische vezels + dunnere pijnvezels

Pijn Subtypes

• Nociceptieve pijn = gevolg van effectieve activatie van nociceptoren door weefselschade
• Neuropathische pijn = gevolg van (perifeer) zenuwletsel

Temperatuurzin

• De afferente banen voor temperatuurzin maken deel uit van het anterolaterale systeem
• Warmtereceptoren verlopen via C-vezels en verhogen hun activiteit bij toenemende temperatuur
• Koudevezels via Aδ- en C-vezels vooral activeren onder 30°C

Jeuk

• Jeuk ontstaat door allerlei exogene en endogene substanties, waaronder de vrijzetting van histamine
• Geleiding verloopt via specifieke, zeer trage C-vezels

Pijnregulatie

• Aß-vezels activeren inhibitorische neuronen, wat leidt tot remming van pijn-informatie naar het brein en een vermindering van pijn.
• Pijn kan worden gereguleerd door descenderende banen, zoals aangetoond met stimulation-produced analgesia (SPA).

Periaqueductal Gray (PAG)

• Ontvangt input van limbische structuren, zoals de amygdala.
• Ontvangt ook input van de hypothalamus en speelt een rol bij de fight or flight response.
• Stimulatie van PAG kan angst uitlokken, wat overweldigend kan zijn.

Rostroventromediale Medulla (RVM)

• Krijgt belangrijke input vanuit het PAG.
• Projecteert naar de dorsale hoorn van het ruggenmerg, vooral oppervlakkige lamina I/II en diepere lamina V.
• Dit systeem speelt ook een belangrijke rol bij opioïde analgesie.

Parallelle Descenderende Pijnmodulatie

• Afkomstig van noradrenerge celgroepen in de hersenstam, zoals de locus coeruleus.
• Projecteert naar de dorsale hoorn van het ruggenmerg.
• Bepaalde medicatie werkt hierin.

Opioïden

• Opioïdreceptoren bevinden zich talrijk in het PAG, de RVM en de dorsale hoorn.
• In de oppervlakkige dorsale hoorn bevinden zich talrijke opioïde interneuronen.
• Zowel pre- als postsynaptisch hebben zij hun werking op signaaltransmissie van nociceptoren.
• Med: Naloxone blokkeert de effecten van opioïden en vermindert het placebo-effect.

Upregulatie en Sensitisatie

• Hyperalgesie: overgevoeligheid voor pijn.
• Alodynie: pijn bij aanbrengen van een niet-pijnlijke stimulus.
• Sensitisatie: perifeer en centraal.
• Perifeer: lokale inflammatoire soep (bradykinine, prostaglandines, substance P, proteasen, H+, chemokines, leukotriënen, cytokines, neurotrophines) verhoogt excitabiliteit van nociceptoren.
• Centraal: projecties naar hersenstam met multiple polysynaptische verbindingen naar formatio reticularis en andere hersenstamkernen.

Anterolateraal Systeem

• Geleidt pijn, temperatuurzin en grove tastinformatie.
• Rechtstreekse projecties: via thalamus (spinothalamisch met discrete unilaterale RV).
• Onrechtstreekse projecties: via formatio reticularis (spinoreticulair met bilaterale grote RV).

Segmentale Controle: Gate Control

• Pijnpoorttheorie stelt dat bepaalde projectieneuronen van de tractus spinothalamicus en WDR-neuronen worden geactiveerd door dikke sensorische vezels en dunne pijnvezels.
• En worden geïnhibeerd door een interneuron dat zelf wordt geactiveerd door de dikke sensorische vezel en geïnhibeerd door de pijnvezel.

Primair Afferente en Centrale Banen: Het Anterolaterale Systeem

• A∂- en C-afferenten hebben celkern in dorsal root ganglion (DRG).
• Treden RM binnen via dorsale wortel.
• Vertakken onmiddellijk en stijgen en dalen over korte afstand in RM.
• Gebruiken als NT: glutamaat + peptiden zoals substance P, CGRP thv synaps in oppervlakkige laminae I/II van dorsale hoorn.

Nocireceptoren

• Nocireceptoren zijn high-treshold mechanoreceptoren.
• Detecteren weefselbeschadiging.
• Zijn vrije zenuwuiteinden.
• Waar drempel voor tast hoog is, worden nocireceptoren geactiveerd door prikkels van hoge intensiteit.

Proprioceptie

• Verloopt via lemniscaal systeem.
• Zie hoofdstuk 10.