Vorlesung Somatosensorik 1 Modul 1 WS24-25 PDF

Modul I Somatosensorik I - Allgemeine Sinnesphysiologie und ihre neuronalen Grundlagen Prof. Dr. Simon Wiegert, MCTN https://fergalmcgrathphotography.com Simon Wiegert...

Modul I Somatosensorik I - Allgemeine Sinnesphysiologie und ihre neuronalen Grundlagen Prof. Dr. Simon Wiegert, MCTN https://fergalmcgrathphotography.com Simon Wiegert 1/44 Montag, 25. November 2024  Modul I Somatosensorik I - Allgemeine Sinnesphysiologie und ihre neuronalen Grundlagen Prof. Dr. Simon Wiegert, MCTN - Einführung allgemeine Sinnesphysiologie - Sinnesmodalitäten, Qualitäten - adäquater Reiz - Somatosensorik - Signalweiterleitung im primären sensorischen Neuron: Transduktion, Transformation, Konduktion, Transmission - Synaptische Verschaltung der somatosensorischen Bahnen - Klassifizierung der afferenten Nervenfasern - Segmentale Organisation der Somatosensorik - Laterale Hemmung, Kontrast und Rezeptive Felder - Somatosensorische Bahnen im Thalamus & Kortex Simon Wiegert 2/44 Montag, 25. November 2024  Einführung allgemeine Sinnesphysiologie Vom Reiz zur Wahrnehmung Ein Sinnesreiz entsteht, wenn ein Umweltreiz einen passenden Sensor aktiviert, der den Reiz in ein elektrisches Signal umwandelt, das vom ZNS verarbeitet werden kann. Die bewusste Wahrnehmung hat zwei Anteile: 1. sensorisch-diskriminative Anteile: Reizaufnahme (Transduktion), Erzeugen von Aktionspotenzialen (Transformation), objektinesbar Erregungsweiterleitung (Konduktion) und -verarbeitung im ZNS  objektiv messbar 2.affektive Anteile: individuelle Erfahrungen, affektive (emotionale) Verarbeitung  weniger gut messbar (s. auch Module 5,7) Physiologie des Menschen, 32. Auflage, Springer 2019, Abb. 49.1 Simon Wiegert 3/44 Montag, 25. November 2024  Einführung allgemeine Sinnesphysiologie Vom Reiz zur Wahrnehmung Sinneserlebnisse unterscheiden sich in vier verschiedenen Dimensionen voneinander: wie breitet sich Rein aus Geruch ↳. Z. B , Ort (Richtung, Lokalisation, Ausdehnung) Zeitverlauf (Beginn, Dauer und Ende) Intensität (schwach, stark) Qualität (Art der Empfindung) Physiologie des Menschen, 32. Auflage, Springer 2019, Abb. 49.1 Simon Wiegert 4/44 Montag, 25. November 2024  Einführung allgemeine Sinnesphysiologie Modalitäten und Qualitäten Art des (8) Art der Empfindung Modalität= Reizes Qualitäten = Submodalitäten = Modalität = Art des Sinnes Qualitäten (Submodalitäten) = Feinunterscheidungen innerhalb Modalität Modul Hören Tonhöhe (Luftdruckschwankungen  Schallfrequenz zw. 20-20.000 Hz) 8 Sehen Farbe (elektromag. Strahlung: Licht d. Wellenlänge 400 - 700 nm) 8 Riechen verschiedene Gerüche (organische, flüchtige Moleküle) 8 Schmecken 5 Geschmacksrichtungen (süß, sauer, salzig, bitter, umami, fettig) 8 Tastsinn (spezifische Mechanosensibilität der Haut) Berührung, Druck, Vibration 1 Schmerzsinn (& Viszerozeption) heller (stechender) Schmerz, dunkler (brennender) Schmerz, Jucken 5 Temperatursinn Kälte, Wärme 1 Gleichgewichts- und Lagesinn Beschleunigung, absolute und relative Lage, Bewegung 1, 2, 8 ↳ Propirioneption Die Modalität des Sinneserlebnisses, das ein Reiz hervorruft, wird nicht primär durch die physikalische Beschaffenheit des Reizes bestimmt, sondern durch den Sinneskanal, den der Reiz aktiviert. Die hierarchisch gegliederte Gesamtheit der Sensoren, afferenten und zentralen Neurone, deren Aktivität Empfindungen einer bestimmte Modalität (z. B. Sehen) hervorrufen, bezeichnet man als Sinneskanal. Simon Wiegert 5/44 Montag, 25. November 2024  Einführung allgemeine Sinnesphysiologie Modalitäten und Qualitäten Modalität Qualitäten (Submodalitäten) Modul Hören Tonhöhe (Luftdruckschwankungen  Schallfrequenz zw. 20-20.000 Hz) 8 Sehen Farbe (elektromag. Strahlung: Licht d. Wellenlänge 400 - 700 nm) 8 Riechen verschiedene Gerüche (organische, flüchtige Moleküle) 8 Schmecken 5 Geschmacksrichtungen (süß, sauer, salzig, bitter, umami, fettig) 8 Tastsinn (spezifische Mechanosensibilität der Haut) Berührung, Druck, Vibration 1 Schmerzsinn (& Viszerozeption) heller (stechender) Schmerz, dunkler (brennender) Schmerz, Jucken 5 Temperatursinn Kälte, Wärme 1 Gleichgewichts- und Lagesinn Beschleunigung, absolute und relative Lage, Bewegung 1, 2, 8 Sinneserlebnisse sind oft komplex  Zusammenspiel mehrerer Sinneskanäle: Vestibuläres System GleichgewichtssinnLagesinn - Gleichgewicht: vestibulär, visuell, propriozeptiv, mechanorezeptiv Nahrungsbeschaffenheit: visuell, olfaktorisch, gustatorisch, mechanorezeptiv, thermorezeptiv, nozizeptiv soziale Interaktionen: auditiv, visuell, olfaktorisch, mechanorezeptiv Simon Wiegert 6/44 Montag, 25. November 2024  Einführung allgemeine Sinnesphysiologie Modalitäten und Qualitäten Modalität Qualitäten (Submodalitäten) Modul Hören Tonhöhe (Luftdruckschwankungen  Schallfrequenz zw. 20-20.000 Hz) 8 Sehen Farbe (elektromag. Strahlung: Licht d. Wellenlänge 400 - 700 nm) 8 Riechen verschiedene Gerüche (organische, flüchtige Moleküle) 8 Schmecken 5 Geschmacksrichtungen (süß, sauer, salzig, bitter, umami, fettig) 8 Somatosensorik Tastsinn (spezifische Mechanosensibilität der Haut) Berührung, Druck, Vibration 1 Schmerzsinn (& Viszerozeption) heller (stechender) Schmerz, dunkler (brennender) Schmerz, Jucken 5 Temperatursinn Kälte, Wärme 1 Gleichgewichts- und Lagesinn Beschleunigung, absolute und relative Lage, Bewegung 1, 2, 8 Sinneserlebnisse sind oft komplex  Zusammenspiel mehrerer Sinneskanäle: Gleichgewicht: vestibulär, visuell, propriozeptiv, mechanorezeptiv Nahrungsbeschaffenheit: visuell, olfaktorisch, gustatorisch, mechanorezeptiv, thermorezeptiv, nozizeptiv soziale Interaktionen: auditiv, visuell, olfaktorisch, mechanorezeptiv Qual List , Somatosensorik Tastainn (Mechanosusibilität der Hall Berührung , Druck , Vibration dunkler ) brennender) Schmerz Jucken ( & Viszerozeption ( stechender Keller/Schmerz , , Schmerzsinn Warm/Walt Wärmesin Gleiangewichtslage sind Beschleunigung spez ,. Lage, Boneging Simon Wiegert reslitzusär Montag, 25. November 2024 Proprizeptiv 7/44  Einführung allgemeine Sinnesphysiologie Modalitäten und Qualitäten Modalität Adäquater Reiz Modul Hören Scherkräfte der Endolymphe durch Luftdruckschwankungen  mechanisch 8 Sehen Photonen mit bestimmter Energie  elektromagnetisch 8 Riechen organische, flüchtige Moleküle  chemisch 8 Schmecken wasserlösliche, nicht flüchtige Stoffe  chemisch 8 Somatosensorik Tastsinn (spezifische Mechanosensibilität der Haut) Druck-/Zugkräfte  mechanisch 1 Schmerzsinn (& Viszerozeption) Potenziell gewebeschädigende Reize  chemisch, thermisch, mechanisch 5 Temperatursinn Temperaturänderungen  thermisch 1 Scherkräfte (Haarzellen), Spannung & Längenänderung (Muskeln, Sehnen) Gleichgewichts- und Lagesinn 1, 2, 8  mechanisch Derjenige Reiz, für den der Sensor aufgrund seiner besonderen funktionellen und morphologischen Eigenschaften spezifisch disponiert ist und auf den er unter physiologischen Bedingungen überschwellig, d.h. mit einer Aktivierung des Sinneskanals reagiert, wird als adäquater Reiz bezeichnet. Simon Wiegert 8/44 Montag, 25. November 2024  Einführung allgemeine Sinnesphysiologie Modalitäten und Qualitäten Modalität Nahsinn Fernsinn Sinneszellen Hören + sekundär Sehen + primär Riechen (+) + primär Schmecken + sekundär Somatosensorik Tastsinn (spezifische Mechanosensibilität der Haut) + (+) primär Schmerzsinn (& Viszerozeption) + primär Temperatursinn + (+) primär Gleichgewichts- und Lagesinn + sekundär, primär Simon Wiegert 9/44 Montag, 25. November 2024  Einführung allgemeine Sinnesphysiologie Modalitäten und Qualitäten Modalität Nahsinn Fernsinn Sinneszellen Hören + sekundär Sehen + primär Riechen (+) + primär Schmecken + sekundär Somatosensorik Tastsinn (spezifische Mechanosensibilität der Haut) + (+) primär Schmerzsinn (& Viszerozeption) + primär Temperatursinn + (+) primär Gleichgewichts- und Lagesinn + sekundär, primär Primäre Sinneszellen: umgewandelte Nervenzellen, die nach Reizaufnahme selbst ein Aktionspotenzial generieren und weiterleiten. Zeichnen sich in der Regel durch ein am Perikaryon entspringendes Axon aus. Ausnahme Stäbchen und Zapfen der Netzhaut (nur einen sehr kurzer zentraler Fortsatz) Zellhörpensome Sekundäre Sinneszellen: umgewandelte ektodermalen oder entodermale Epithelzellen (kein Axon!), die immer ein nachgeschaltetes Neuron depolarisieren müssen, damit ein Aktionspotenzial generiert werden kann Simon Wiegert 10/44 Montag, 25. November 2024  Einführung allgemeine Sinnesphysiologie Reifung der Sinnessysteme > Schsinn bildet - sich nach Geburt vorrangig Müller - Winkelmann - Grunwald. Lehrbuch Haptik - Springer 2022, Abb.3.1, S. 92 Simon Wiegert 11/44 Montag, 25. November 2024  Einführung allgemeine Sinnesphysiologie Sinnesmodalitäten und dazugehörige Sinneskanäle/Sinnesorgane Sehsinn Geruchssinn Geschmackssinn Hörsinn Gleichgewichtssinn Berührungssinn Temperatursinn Tiefensinn = propriozeption Schmerzsinn Viszerozeption · Somato- sensorik Jede Rezeptorklasse transformiert eine bestimmte Form von Stimulationsenergie in ein elektrisches Signal, das in Form von Aktionspotentialsequenzen weitergeleitet wird. Beim Menschen gibt es Sensoren (Sinnesrezeptoren) für folgende Formen physikalischer Energie: mechanisch (z. B. Druck, Schall), chemisch (molekulare Wechselwirkungen, z.B. Geruch, Geschmack, Schmerz), thermisch (Wärme, Kälte), elektromagnetisch (Photonen). Principles of Neural Science 2021, 6. Auflage, Abb. 17-1 Simon Wiegert 12/44 Montag, 25. November 2024  Einführung allgemeine Sinnesphysiologie Übersicht über die somatosensorischen Systeme VL2 VL3 VL3 Modul 5 8 Yangsamere Leitung Principles of Neural Science 2021, 6. Auflage, Tab. 18-2 Simon Wiegert 13/44 Montag, 25. November 2024  Einführung allgemeine Sinnesphysiologie Verschiedene Neuronentypen und ihr Aufbau Beicht Aronal S -Intonale Weiterleitung komplettisten ↑ nicht Zor YAton I Dendriten gehen in verschiedene Richtungen ab Pseudounipolare Neurone: Primäre Neurone in der Peripherie, die sensorische Signale an das Zentralnervensystem leiten Neuroanatomie des Menschen 2019, Abb. 1-3 Simon Wiegert 14/44 Montag, 25. November 2024  Einführung allgemeine Sinnesphysiologie Grundprinzipien der neuronalen Kommunikation sind überall gleich Signalübertragung integrierender Teil (meist präsynaptisch) - Signaleingang (meist postsynaptisch) Signalintegration Signalweiterleitung Signalübertragung (präsynaptisch) Somatosensorischen Neurone befinden sich in * , Pseudo Neuron Unipolares die meisten Spinalganglich Principles of Neural Science 2021, 6. Auflage, Abb. 3.8 + der Ganglien Hirnnerven Simon Wiegert 15/44 Montag, 25. November 2024  Einführung allgemeine Sinnesphysiologie Die Grundprinzipien der Signalübertragung an chemischen Synapsen A: ein präsynaptisches Aktionspotenzial öffnet spannungsabhängige Kalziumkanäle B: intrazellulär erhöhtes Kalzium bewirkt eine Fusion von Neurotransmittervesikeln C: Neurotransmitter im synaptischen Spalt bindet an postsynaptische ligandengesteuerte Ionenkanäle Principles of Neural Science 2021, 6. Auflage, Abb. Simon Wiegert 16/44 Montag, 25. November 2024  Reizaufnahme und Reizweiterleitung Transduktion, Transformation und Konduktion bewirken Aufnahme, Kodierung und Leitung eines Reizes Transduktion: Umwandlung der Energie eines Reizes (z. B. Druck) in eine Membranpotenzialänderung des Sensors oder sinnesphysiologischen Rezeptors  Erzeugung eines lokalen, sich dekremental elektrotonisch ausbreitenden Sensor- oder Rezeptorpotenzials. Transformation: Transformation in AP's 95 Die sich daran anschließende Umwandlung des > - Sensorpotenzials in Aktionspotenzialserien Adaptation: Konduktion: Verringerung der Antwort des Aktionspotential-Weiterleitung Rezeptors bei gleichbleibendem Reiz ↳ sonst Reizüberflutung Primäre Sinneszellen: Transduktion und SA-Rezeptor: „slowly adapting“ Transformation (Bsp.: Spinalganglionzelle) ↳ Ausnahme Sinneszellen Retina RA-Rezeptor: „rapidly adapting“ Sekundäre Sinneszellen: nur Transduktion (Transformation in nachgeschalteter Zelle, Bsp.: Haarzelle) Principles of Neural Science 2021, 6. Auflage, Abb. 18-1 Physiologie, 7. Auflage, Elsevier 2019, Abb. 4.4 Simon Wiegert 17/44 Montag, 25. November 2024  Reizaufnahme und Reizweiterleitung Kodierung der Reizstärke erfolgt über die AP-Entladungsfrequenz Mit der Stärke der Reizintensität nimmt die Amplitude des Sensorpotenzials zu Dadurch Erhöhung der Frequenz der Aktionspotenziale  Kodierung über Frequenzmodulation (FM) Principles of Neural Science 2021, 6. Auflage, Abb. 18-1 Physiologie hoch2, 2. Auflage, Elsevier 2023, Abb. 14.6 Simon Wiegert 18/44 Montag, 25. November 2024  Dynamische Antworten von Sinneszellen Sinneszellen zeigen adaptive Reizantworten, die unterschiedlich ausgeprägt sind Slowly-Adapting Rapifly-Adapting ↑ ~ große Reizveränderung SA-Rezeptor > - Proportional Fühler" RA-Rezeptor > - schnellere Reizadaptation -kann besser I Rein Mechanische veränderung codieren Eindrückung > - SA-Fasern Proportional- Differential Rezeptoren = Differenzial-Rezeptoren = Proportional-Differenzial - Rezeptor ↳ stellen vorallen Änderungen des Reines dar Taschenatlas Physiologie, 3. Auflage, Elsevier 2022, Abb. 3.3, 3.4 Principles of Neural Science 2021, 6. Auflage, Abb. 17-7 Simon Wiegert 19/44 Montag, 25. November 2024  Reizaufnahme und Reizweiterleitung Metabotrope Rezeptoren können die Empfindlichkeit von Sensoren modulieren Für die Entstehung des Sensorpotenzials und die Weiterleitung von Aktionspotenzialen sind unmittelbar ionotrope Rezeptoren, bzw. Ionenkanäle verantwortlich Auslösen von Signalhaskade Die Empfindlichkeit des Sensors kann durch verschiedene metabotrope Rezeptoren moduliert werden Ein Sinnesreiz führt bei metabotropen Rezeptoren nicht direkt zur Öffnung von Ionenkanälen (wie bei ionotropen Rezeptoren), sondern löst eine Signalkaskade aus. Diese Kaskade wirkt schließlich auf Ionenkanäle und erzeugt indirekt das Rezeptorpotenzial. Vorteil: Die Kaskade kann Signale verstärken und erlaubt komplexe Regulation, z. B. Anpassung der Empfindlichkeit an die Reizstärke. Principles of Neural Science 2021, 6. Auflage, Abb. 18-1 Physiologie des Menschen, 32. Auflage, Springer 2019, Abb. 49.2,3 Simon Wiegert 20/44 Montag, 25. November 2024  Reizaufnahme und Reizweiterleitung Reizweiterleitung an nachgeschaltete Neurone des ZNS immer durch synaptische Übertragung Pseudounipolares u Neuron Modulation durch Methotrope Rezeptoren ( Signal Kaskadel an Sensor + Synaps( Modulationen an sensor " Synapse Physiologie des Menschen, 32. Auflage, Springer 2019, Abb. 50.3 Simon Wiegert 21/44 Montag, 25. November 2024  Reizaufnahme und Reizweiterleitung Reizweiterleitung an nachgeschaltete Neurone des ZNS immer durch synaptische Übertragung Transmission = Übertragung von Signalen zur. Nevenzellen oder Neuront andere Zelle 2. B. Synapse oder GAP Junctions Ein stärkerer Reiz führt zu einem verstärkten Sensorpotenzial  erhöhte AP-Frequenz  stärkere synaptische Übertragung Physiologie hoch2, 2. Auflage, Elsevier 2023, Abb. 14.8 Simon Wiegert 22/44 Montag, 25. November 2024  Reizaufnahme und Reizweiterleitung Rezeptive Felder der sensorischen Neurone bestimmen das räumliche Auflösungsvermögen Das Areal, welches durch ein sensorisches Neuron innerviert ist, bestimmt das rezeptive Feld dieses Neurons Kleine rezeptive Felder erlauben eine hohe räumliche Auflösung Rezeptive Felder überlappen, um eine vollständige somatosensorische Abdeckung zu gewährleisten Principles of Neural Science 2021, 6. Auflage, Abb. 17-8 Simon Wiegert 23/44 Montag, 25. November 2024  Synaptische Verschaltung der somatosensorischen Bahnen Somatosensorische Signale gelangen über das Rückenmark ins Gehirn  3 Synapsen bis zum Neokortex / 1 - Synapse - Synapse im Thalamus in Großhirnrinde [ Synapse Medulla oblangata ↑ Tiefensensibilität" Hirnstamm der Wahrnehmunanition Hinterwurzel ↑ des eigenen Körpers ↓ Spinalganglion ↓ 1 Mechanise ReineB Druck Berühr ↓. , , die Descartes, De Homine, 1662 Jänne wo Neuron ein läuft Spinaxganglion HinterhornPhysiologie des Menschen, 32. Auflage, Springer 2019, Abb. 50.3 Simon Wiegert 24/44 1. Verschaltung auf Neurone 2 Drohung Montag, 25. November 2024.  Synaptische Verschaltung der somatosensorischen Bahnen Somatosensorische Signale gelangen über das Rückenmark ins Gehirn  3 Synapsen bis zum Neokortex Descartes, De Homine, 1662 Neuroanatomie des Menschen 2019, Abb. 1-8 Simon Wiegert 25/44 Montag, 25. November 2024  Axonale Weiterleitung Aktionspotentiale in Spinalganglienneuronen müssen über sehr lange Strecken geleitet werden Neurone der Spinalganglien  Primäre Neurone in der Peripherie, die sensorische Signale an das Zentralnervensystem leiten  Somata liegen in den Spinalganglien  pseudounipolar  Primäre afferente Axone bilden Synapsen erst im Hirnstamm (Hinterstrangkerne des Lemniskus medialis) oder im Hinterhorn des Rückenmarks Devor, Pain 1999 Simon Wiegert 26/44 Montag, 25. November 2024  Axonale Weiterleitung Aktionspotentiale in Spinalganglienneuronen müssen über sehr lange Strecken geleitet werden  Nervus laryngeus recurrens Reddit Simon Wiegert 27/44 Montag, 25. November 2024  Axonale Weiterleitung Einteilung der Nervenfasern nehmen Dehnungt wahr Läng M sensoren > - propriozeption ca. 100x schneller als C-Fasern 1004 ↳ außerhalb von Muskel > - propriozeption Spindel ~ 2505 > - proprios option VLS > - mechanozoption 01 5-2s Taschenatlas Physiologie, 3. Auflage, Elsevier 2022, Tab. 2.2 Simon Wiegert 28/44 Montag, 25. November 2024  Axonale Weiterleitung Dicke und Myelinisierung bestimmen die axonale Leitgeschwindigkeit Afferenz der Haut 1u m 0. 5-24 - 10mm/505 Afferenz des Slekettmuskels 100 505 ↳ Muskelspindeln Principles of Neural Science 2021, 6. Auflage, Abb. 18-3 Simon Wiegert 29/44 Montag, 25. November 2024  Synaptische Verschaltung der somatosensorischen Bahnen Somatosensorische Signale gelangen über das Rückenmark ins Gehirn  3 Synapsen bis zum Neokortex Descartes, De Homine, 1662 Physiologie des Menschen, 32. Auflage, Springer 2019, Abb. 50.3 Simon Wiegert 31/44 Montag, 25. November 2024  Synaptische Verschaltung der somatosensorischen Bahnen Somatosensorische Signale gelangen über das Rückenmark ins Gehirn  3 Synapsen bis zum Neokortex Iemniscale-Bahn > - Lemniscale Bahn ( spinothula- mische Neuron Bahn -Verschaltung auf 8 in. zieht Kreuzung Körperteile ohne ↑ Hinterstrang zur m im sich ↑ Hirnstamm wo befinden Kreuzunedulla Oblongata ↑ um Lemniscala Tract ↑ ↑ Vorderseitenstraus Kreuzungaregmuteben System Neurowissenschaften, 4. Auflage, Spektrum 2018, Abb. 12.31 Physiologie des Menschen, 32. Auflage, Springer 2019, Abb. 50.3 Simon Wiegert 32/44 Montag, 25. November 2024  Synaptische Verschaltung der somatosensorischen Bahnen Somatosensorische Signale gelangen über das Rückenmark ins Gehirn  3 Synapsen bis zum Neokortex 4. Neuron: Kortex 3. Neuron: Thalamus 2. Neuron: Rückenmark oder Hirnstamm (Medulla) 1. Neuron: Spinalganglion Neurowissenschaften, 4. Auflage, Spektrum 2018, Abb. 12.31 Simon Wiegert 33/44 Montag, 25. November 2024  Synaptische Verschaltung der somatosensorischen Bahnen Somatosensorische Signale gelangen über das Rückenmark ins Gehirn  3 Synapsen bis zum Neokortex /Lemniscale Bahn = Lemniscus medialis · Neurowissenschaften, 4. Auflage, Spektrum 2018, Abb. 12.31 Physiologie hoch2, 2. Auflage, Elsevier 2023, Abb. 14.73 Simon Wiegert 34/44 Montag, 25. November 2024  Organisation der somatosensorischen Afferenzen Im Kopfbereich versorgt der N. trigeminus einen Großteil der somatosensorischen Gebiete Somatosensible Afferenzen aus dem Gesichtsbereich verlaufen im N. trigeminus (V. Hirnnerv, Zellkörper im Ganglion trigeminale (Gasseri)). Treten im Pons in den -Lemniscus L trigeminalis Hirnstamm ein & erreichen verschiedene Trigeminuskerne: Nucleus ~  Mechanosensible Fasern (Aβ) enden im Ncl. I principalis nervi trigemini , der den Hinterstrangkernen Trigeninus entspricht. Nach dortiger Umschaltung kreuzen die Hauptern Axone der 2. Neurone im Lemniscus trigeminalis und ziehen zum Ncl. ventralis posteromedialis (VPM) des Thalamus.  Aδ- und C-Fasern deszendieren in den Ncl. spinalis nervi trigemini (analog zu Hinterhorn des zervikalen Rückenmarks  Übergang). Von hier ziehen Axone der jeweiligen Projektionsneurone ebenfalls zum VPM und zum posterioren Thalamuskern Nach: Schmidt, Lang (30. Aufl.): Physiologie des Menschen Abb. 14.16 Simon Wiegert 35/44 Montag, 25. November 2024  Synaptische Verschaltung der somatosensorischen Bahnen Micro oblongatal Hauptbahn Hirnstamm(Medulla W Verschaltungen fürBauf motorischeeine Neurowissenschaften, 4. Auflage, Spektrum 2018, Abb. 12.31 Physiologie, 10. Auflage, Thieme 2023, Abb. 17.11 Simon Wiegert 36/44 Montag, 25. November 2024  2. Neuron: Synaptische Verschaltung ins ZNS im Rückenmark oder Hirnstamm Organisation und Verschaltung der somatosensorischen Afferenzen im Rückenmark Sensorische Neurone verschiedener somatosensorischer Modalitäten verlaufen durch das gleiche Ganglion und treten in das entsprechende Rückenmarkssegment ein Physiologie des Menschen, 32. Auflage, Springer 2019, Abb. 50.3 Principles of Neural Science 2021, 6. Auflage, Abb. 4-5 Simon Wiegert 37/44 Montag, 25. November 2024  2. Neuron: Synaptische Verschaltung ins ZNS im Rückenmark oder Hirnstamm Somata der verschiedenen Spinalganglienneurone unterscheiden sich in ihrer Größe und Verteilung Npy2r-GFP: Aβ rapidly adapting low-threshold mechanoreceptors (Aβ RA-LTMRs)  Mechanorezeptoren der Haut PV: Aα Fasern  Propriozeptoren der Skelettmuskulatur (Aβ Neurone < Aα Neurone) IB4: unmyelinisierte, purinerge C-Fasern  Nozizeptoren (Aβ Neurone > C Neurone) CGRP: peptiderge Aδ-Fasern  Nozizeptoren (Aβ Neurone > Aδ Neurone) Principles of Neural Science 2021, 6. Auflage, Abb. 18-2 Simon Wiegert 38/44 Montag, 25. November 2024  2. Neuron: Synaptische Verschaltung ins ZNS im Rückenmark oder Hirnstamm Organisation des Rückenmarks Zellkörper Fasern/Bahnen unter Aff Körphälft Sensorische Meurone ·bere FasciculusFasciu, Körperhält interstrung Hinterhor ( Vorderen eff Physiologie des Menschen, 32. Auflage, Springer 2019, Abb. 50.3 Principles of Neural Science 2021, 6. Auflage, Abb. 4-3 Simon Wiegert 39/44 Montag, 25. November 2024  Organisation der somatosensorischen Afferenzen Segmentale Organisation der sensiblen Afferenzen spiegelt sich in Dermatomen wider Entsprechend der Spinalnerven bleibt die segmentale Gliederung der Afferenzen im Hinterhorn des Rückenmarks weitgehend erhalten. Hautafferenzen eines Spinalnerven sind definiert als Dermatome. Die Afferenzen aus der Muskulatur Myotome und die Afferenzen der Eingeweide Viszerotome. Principles of Neural Science 2021, 6. Auflage, Abb. 18-13 Simon Wiegert 40/44 Montag, 25. November 2024  Organisation der somatosensorischen Afferenzen Segmentale Organisation der sensiblen Afferenzen spiegelt sich in Dermatomen wider perfekte Trennung Th 3 keine Überlappungen , von Dermatomen ↳ Th 7 Die Innervationsgebiete (Dermatome) der Spinalnerven, Hinterwurzeln und Rückenmarkssegmente überlappen teilweise. Pathophysiologie: Virusinfektion Herpes zoster  Dermatomales Muster der Pathologie Physiologie hoch2, 2. Auflage, Elsevier 2023, Abb. 14.78 Simon Wiegert 41/44 Montag, 25. November 2024  Pathophysiologie Ausfallerscheinungen bei Hemisektion des Rückenmarks charakteristisch für die synaptische Verschaltung Beispiel BROWN-SÉQUARD-Syndrom bei Hemisektion des Rückenmarks auf Höhe von Th11: - Konsekutive Halbseitenlähmung - Verlust des Temperatur- und Schmerzempfindens auf der kontralateralen Seite - Ipsilaterale Schädigung des feinen Tastempfindens, Vibrationsempfindens und des Lagesinns. Physiologie, Duale Reihe, 4. Auflage, Thieme 2021, Abb. 17.15 Simon Wiegert 42/44 Montag, 25. November 2024  Rezeptive Felder und Kontrastverstärkung Divergenz und Konvergenz als Prinzipien neuronaler Verschaltung Konvergenz: Die Verschaltung mehrerer sensibler Neurone auf ein einziges zentrales Neuron. Der Informationsfluss wird gebündelt, gleichzeitig reduziert sich aber das räumliche Auflösungsvermögen (Gegenteil der Divergenz). Divergenz: Die Verschaltung eines Neurons auf mehrere nachgeschaltete Neurone. Die Übertragung wird zwar aufwändiger, sie ist aber auch sicherer und die Ortsauflösung gut (Gegenteil der Konvergenz). Principles of Neural Science 2021, 6. Auflage, Abb. 17-8 Simon Wiegert 43/44 Montag, 25. November 2024  Rezeptive Felder und Kontrastverstärkung Laterale Hemmung zur Kontrastverstärkung ↳ Starker Reiz in Mitte kont durch schwächere Reize werden weggehemmt Ohne laterale Hemmung wären kleine rezeptive Felder und eine scharfe räumliche Abgrenzung von Reizen aufgrund der Divergenz nicht möglich > - keine bessere Auflösung nur höherer Kontrast Biologische Psychologie, 7. Auflage, Springer 2010, Abb. 14.6 Simon Wiegert 44/44 Montag, 25. November 2024  Rezeptive Felder und Kontrastverstärkung Laterale Hemmung zur Kontrastverstärkung Simon Wiegert 45/44 Montag, 25. November 2024  Rezeptive Felder und Kontrastverstärkung Laterale Hemmung zur Kontrastverstärkung Physiologie hoch2, 2. Auflage, Elsevier 2023, Abb. 14.10 Simon Wiegert 46/44 Montag, 25. November 2024  Synaptische Verschaltung der somatosensorischen Bahnen Somatosensorische Signale gelangen über das Rückenmark ins Gehirn  3 Synapsen bis zum Neokortex Neurowissenschaften, 4. Auflage, Spektrum 2018, Abb. 12.31 Physiologie des Menschen, 32. Auflage, Springer 2019, Abb. 50.3 Simon Wiegert 47/44 Montag, 25. November 2024  3. Neuron: Verschaltung im Thalamus Unterschiedliche Modalitäten haben unterschiedliche Zielgebiete in Thalamus und Kortex Lemniskales (Hinterstrang-)System  Mechanozeption  Propriozeption Vorderseitenstrangsystem > Tractus - WDR>  Lamina 5 Spinothalamicus Wide Dynamic Range Neurone - Lamina 1 ↳ Schicht des Hinterhorns  Nozizeption  Thermozeption  Viszerozeption PAG = periaquäduktales Höhlengrau, VMpo = Pars posterior des Ncl. ventromedialis, MD = Ncl. mediodorsalis, CL = Ncl. centrolateralis, VPx = ventroposteriorer Kernkomplex), Cing. =Gyrus cinguli, Ins. = Inselkortex, Physiologie, Duale Reihe, 4. Auflage, Thieme 2021, Abb. 17.14 S1, S2 = primärer und sekundärer somatosensibler Kortex Simon Wiegert 48/44 Montag, 25. November 2024  Zusammenfassung - Einführung allgemeine Sinnesphysiologie - Sinnesmodalitäten, Qualitäten - adäquater Reiz - Somatosensorik - Signalweiterleitung im primären sensorischen Neuron: Transduktion, Transformation, Konduktion, Transmission - Synaptische Verschaltung der somatosensorischen Bahnen - Klassifizierung der afferenten Nervenfasern - Segmentale Organisation der Somatosensorik - Laterale Hemmung, Kontrast und Rezeptive Felder - Somatosensorische Bahnen im Thalamus & Kortex Simon Wiegert 49/44 Montag, 25. November 2024  Zusammenfassung - Einführung allgemeine Sinnesphysiologie - Sinnesmodalitäten, Qualitäten - adäquater Reiz - Somatosensorik - Signalweiterleitung im primären sensorischen Neuron: Transduktion, Transformation, Konduktion, Transmission - Synaptische Verschaltung der somatosensorischen Bahnen - Klassifizierung der afferenten Nervenfasern - Segmentale Organisation der Somatosensorik - Laterale Hemmung, Kontrast und Rezeptive Felder - Somatosensorische Bahnen im Thalamus & Kortex Simon Wiegert 49/44 Montag, 25. November 2024  Zusammenfassung - Einführung allgemeine Sinnesphysiologie - Sinnesmodalitäten, Qualitäten - adäquater Reiz - Somatosensorik - Signalweiterleitung im primären sensorischen Neuron: Transduktion, Transformation, Konduktion, Transmission - Synaptische Verschaltung der somatosensorischen Bahnen - Klassifizierung der afferenten Nervenfasern - Segmentale Organisation der Somatosensorik - Laterale Hemmung, Kontrast und Rezeptive Felder - Somatosensorische Bahnen im Thalamus & Kortex Simon Wiegert 49/44 Montag, 25. November 2024