Punkt 11. Vestibularisorganens kodning av linjär- och vinkelacceleration.

Föreläsning 30/9; The Auditoral and vestibular system

 

Vestibularisorganen som har att göra med linjäracceleration och när huvudet ”tippar” är utriculus och sacculus. De har (liksom de semicirkulära kanalerna) neuroepitelialahårceller och stödjeceller på basallaminat. Mekanismen för depolarisation/hyperpolarisation är densamma som för cochleans hårceller: att det beror av åt vilket håll stereociliae lutar. Striolan delar in sacculus och utriculus hårceller i två populationer (se bild 24 från föreläsningen) med motsatta polaritet på grund av dess riktning. Hårcellerna är inbäddade i ”the otolithic membrane” som rör sig när huvudet rör sig och påverkar på så sätt hårcellerna.

                      Utriculus känner av accelerationer i horisontalplan

                      Sacculus känner av accelerationer i vertikalplan.

Om jag förstått föreläsningen rätt kommer hårcellerna vara ”ur position” när man tippar huvudet, och fortsätta vara det så länge man har huvudet i den positionen (”tonic displacement of stereocilia”) men hårcellerna kommer bara vara ur position vid själva accelerationen när man rör sig linjärt (”transient” displacement of stereocilia). (bilderna 24 och 25)

 

Ampullorna (ampullae membranacea; posterior, lateralis och anterior) i de semicirkulära kanalerna känner av rotationsaccelerationer (=vinkelaccelerationer). Hårcellerna där är inbäddade i en gelatinös massa (cupula), och när huvudet roterar kommer vätskan i de semicirulära kanalerna: perilymfen, trycka på cupulan och på så sätt rör sig hårcellerna i ampullan.

                      Anledningen till att hårcellerna inte rör sig vid linjär acceleration är att det kommer kraft från båda håll på cupulan (se bild 26).

                      Vid rotation kommer aktionspotential genereras mer än vid stillhet (K+’kanalerna är ju ”halvöppna” när hårcellerna står rätt upp och en viss grad av aktionspotential generas även då) när rotationen börjar, går tillbaka till att generera lika mycket som vilonivån vid konstant rotation, och minskar i att generera aktionspotential (alltså under vilonivån) när man decelerar (=har en negativ acceleration) (se bild 27).

2. Nociceptiva systemets funktioner

Jag vet inte om detta är så enkelt som det verkar, alltså att det nociceptiva systemet är viktigt för oss därför att det skyddar oss från att göra farliga saker som kroppen inte klarar av eller mår dåligt av, t.ex. att hoppa från tredje våningen eller att äta spikar. Kurt sa nåt om att personer som inte har fungerande smärtsystem inte lever längre än till 35-40 årsåldern, även om de är välinformerade om sitt handikapp.

 

Det skyddar oss alltså både från att bli skadade genom att larma hjärnan om potentiellt farliga stimuli, och hjälper oss om vi har råkat bli skadade genom att få oss att bättre ta hand om och skydda den skadade kroppsdelen så att den kan läka (nu talar jag om normal smärta alltså, och inte patologisk).

 

Systemet talar även om för oss om något inte står rätt till inuti kroppen, så klart. Då tar vi det lugnare och sköter oss förhoppningsvis bättre så att smärtan går över.

 

Alltså, detta låter väldigt banalt, har ni några bättre förslag så blir jag bara glad! Jag kanske har missförstått punkten, det kanske är något mycket mer ingående komplicerat de är ute efter.

3. primära nociceptiva neuron: receptormekanismer, afferenter och centrala termineringar samt reaktioner vid vävnadsskada (perifer sensitisering, primär hyperalgesi)

 

primära nociceptiva neurons receptormekanismer: sid.233 och 244 neuroscience.

Man har identifierat vissa typer av specifika receptorer som är associerade till vissa smärtfibrers nervändar. Dessa ges i boken som exempel på receptorer:

• Vanilloid-receptorn, VR-1 eller TRPV1 finns hos Aδ- och C-fibrer. De aktiveras av hyfsad varm värme, ca 45 grader som känns obehagligt, och capsaicin. 
• Vanilloid-linknande receptor, VRL-1 (samma som ovan?) eller TRPV2 finns hos Aδ-fibrer. De har högre tröskelvärde för värme, 52 grader, och är inte känsliga för capsaicin.

Dessa båda är medlemmar i en stor familj av TRP-kanaler (transient receptor potential).

Dessa kanaler liknar spänningskänsliga K⁺-kanaler eller cykliska nukleotidkanaler, är trätt genom membranet sex gånger med en por. Under viloläget är poren stängd och vid aktiverat läge öppnas den och tillåter natrium och kalcium att flöda in så att aktionspotentialer avfyras i den nociceptiva fibern. 

Kroppsegna ”endovanillioder” produceras i perifera vävnader som respons på skada (och ett massa annat också såklart) och bidrar till smärta vid skada.

 

Det finns receptorer som svarar på en massa kemiska substanser som frisätts från vävnaderna vid skada, t.ex. arachidon-syra, bradykinin, histamin, serotonin, prostaglandiner, nukleotider och NGF som alla kan interagera med receptorer eller jonkanaler på de nociceptiva fibrerna.

 

Jag har inte hittat i boken HUR värme och mekanisk stimuli påverkar nervändarna dock, har ni?

 

Opoidreceptorerna viktiga och intressanta också!

 

 

primära nociceptiva neurons afferenter: sid 232

I huden finns det tre huvudsakliga klasser av nociceptiva afferenter:

• Aδ mekanokänsliga nocireceptorer som svarar på bara farligt intensiva mekaniska stimuli. Dessa fibrer är myeliniserade men ändå ganska långsamt ledande (5-30 m/s) om man jämför med Aα- och Aβ-fibrerna. Dessa förmedlar den första, akuta smärtan vid skada, som är skarp och lokaliserad.
• Aδ mekano- och temperaturkänsliga nocireceptorer som svarar på både farligt intensiva mekaniska stimuli och farliga temperaturstimuli. Dessa fibrer är myeliniserade men ändå ganska långsamt ledande (5-30 m/s) om man jämför med Aα- och Aβ-fibrerna. Dessa förmedlar den första, akuta smärtan vid skada, som är skarp och lokaliserad.
• Polymodala nocireceptorer som svarar på termala- mekaniska- och kemiska stimuli. Dessa utgörs av de tunnare, omyeliniserade C-fibrerna med en ledningshastighet på ung. 0,5-2 m/s. Dessa förmedlar den sekundära, mer långvarig smärtan som är molande och diffus.

 

primära nociceptiva neurons centrala termineringar: sid 234

De primära nociceptorernas afferenter går in i ryggmärgen via dorsalhornet och grenas där upp i uppåtgående och nedåtgående banor i ungefär en till två ryggmärgssegment = dorsolateral tract of Lissauer. När de har bestämt sig att ”stanna” i dorsalhornet så grenar axonerna upp sig och kontakter reläneuronerna (andra ordningens neuroner) i Rexeds lamina 1 och 5.

 

reaktioner vid vävnadsskada: perifer sensitisering, primär hyperalgesi, sid 244

Den skadade vävnaden frisätter en massa substanser som interagerar med nociceptorer. Dessa substanser interagerar med receptorer eller jonkanaler på nociceptorerna och ökar därför dessas respons. Denna ökning i respons hos nociceptorerna kallas perifer sensitisering.

Exempel:

• Responsen på hetta från TRPV1-receptorn ökar genom direkt interaktion med extracellulära protoner och lipid-metaboliter.
• NGF och bradykinin ökar också responsen från TRPV1 men mer indirekt genom att aktivera separata receptorer på cellytan som sätter igång sina respektive signaling pathways.
• Prostaglandiner tros bidra till perifer sensitisering genom att binda till G-proteinkopplade receptorer som ökar cAMP-nivåerna inuti pnociceptorn. Prostaglandiner minskar också tröskelvärdet som behövs för att skapa aktionspotentialer.

 

Den elektriska aktiviteten hos nocirecetorerna gör att de frisätter transmittorer som substrat P, CGRP och ATP som ökar den inflammatoriska responsen ytterligare (blodkärlsvidgning, svullnad och histaminfrisättning från mastceller.)

 

Man antar att den komplexa kemiska signaleringskaskad som uppstår vid vävnadsskada både skyddar det skadade området och befrämjar läkning och skyddar mot infektioner genom att det lokala blodflödet ökar (blodkärlen vidgas ju) och migration av vita blodkroppar till området sker. 

 

Detta sammantaget gör att området blir mycket mer känsligt för stimuli än i normala fall, och med begreppet hyperalgesi menar man ÖKAD SMÄRTKÄNSLIGHET!

 

 

Punkt 10. Mekanismer för riktningshörsel via funktioner kopplade till övre oliven

Vi har två mekanismer för att lokalisera den horisontella positionen på ljudkällan, beroende på ljudets frekvens.

Metod 1 används för ljud med frekvenser <3000Hz. Den mediala delen av den övre oliven ”känner av” fasskillnaden (tidsskillnaden) i ljudvågorna som kommer från de båda öronen för att lokalisera ljudkällan.

Metod 2 används för ljud med frekvenser >3000Hz. Eftersom våglängderna för ljud i dessa frekvenser är för korta för att kunna böjas runt huvudet blir ljudets intensitet lägre på den sidan av huvudet dit ljudet kommer ”sist”, och denna intensitetsskillnad kan användas för att lokalisera ljudkällan. Detta görs av den laterala delen av den övre oliven som alltså får input från båda öronen. Information som härstammar från det ipsilaterala örat verkar aktiverande och information från det kontralaterala örat verkar inhiberande. Denna exitatoriska/inhibitoriska interaktion i de båda laterala superiora oliverna leder till att den oliv (!) som finns på samma sida som ljudkällan får en nettoexitation. Avfyringshastigheten beror av ljudkällans position; den är maximal om ljudkällan befinner sig direkt lateralt om örat, och 0 om ljudkällan är rakt framför.

Punkt 9. Hörselnervens centrala förlopp och förbindelser (cochlear nuclei: laterala lemnisken; inferior colliculus; thalamus, hörselbarken)

Hörselnerven (nervus vestibulocochlearis, kranialnerv 8 ) går in i den övre delen av medulla oblongata där den förgrenar sig och synapsar i olika delar av nuclei cochleare.

Somliga neuron (alltså andra gradens neuron) ascenderar till pons, grenar upp sig och synapsar i olivan (superiort): ena grenen i den ipsilaterala olivan och andra grenen i den kontralaterala. Därifrån ascenderar sedan tredje gradens neuron till colliculus inferior i den kaudala delen av mesencephalon.

Andra neuron ascenderar också till pons där de grenar upp sig och den ena grenen ascenderar vidare ipsolateralt direkt till colliculus inferior, och den andra grenen korsar mittlinjen och ascenderar kontralateralt till andra sidans colliculus inferior.

En tredje väg som andra gradens neuron tar från nuclei cochleare är att de ascenderar till pons där de korsar mittlinjen och ascenderar kontralateralt till en nucleus i gränsen mellan pons och mesencephalon; nucleus lemnisci lateralis där de synapsar med tredje gradens neuron som ascenderar vidare till colliculus inferior. Just den här signalvägen svarar på ljud som kommer till endast ett öra och kallas monoaural.

 

Colliculus inferiors neuron skickar sedan hörselinformation upp till nucleus geniculatus medialis som är en del av thalamus och ligger rostralt i mesencephalon. Därifrån skickas informationen i sin tur vidare till hörselbarken (primära hörselcortex).

Punkt 8. De yttre hårcellernas roll för effektiv styrning av hörselorganet

(Neuroscience 4th ed. sid 330 + Levs föreläsning ”The Auditory and Vestibular systems” från den 30/9-08)

 

De yttre hårcellerna får motoriska signaler från CNS via olivkomplexet. De yttre hårcellernas huvudfunktion är att ändra tektorialmembranets (membrana tectoria) styvhet på vissa ställen genom att alternera mellan att kontrahera och relaxera och på så sätt förstärka cochleans förmåga att analysera frekvenser.

1. Definition av begreppen:

smärtkompendiet och sid 232 i Neuroscience 4th ed

 

 

 

Nociception – de neurala processerna vid kodning och behandling (processing) av nocious (skadliga) stimuli.

 

Smärta – smärta är en obehaglig sensorisk och/eller emotionell upplevelse förenad med vävnadsskada, eller hotande vävnadsskada, eller beskriven i termer av sådan skada. (?) Smärta är alltid subjektivt och kan uppträda i frånvaro av vävnadsskada.

 

Akut och långvarig smärta – akut smärta uppkommer då myeliniserade Aδ (delta)-fibrer stimuleras. Detta ger upphov till en skarp, lokaliserad smärta. Långvarig smärta uppkommer då de tunnare, långsamt ledande omyeliniserade C-fibrerna stimuleras. Denna smärta känns dov, kanske brännande och är diffus.

 

Neuropatisk smärta – smärta som uppstår som en direkt konsekvens av en skada eller en sjukdom som påverkar somatosensoriska systemet (perifera eller centrala sensoriska systemet).

 

Projicerad smärta – retning på smärtbana så att smärtan uppkommer där nerven har sitt ursprung. (Det område som nerven försörjer.) Kan orsakas av t.ex. en sjuklig process  någonstans på nervvägen, eller av ett noxious stimulus (t.ex. änkestöt)

 

Refererad smärta – smärta som känns på ett annat ställe på kroppen än det stället som är skadat/sjukligt, ofta känns smärtan perifiert i kroppen. Kan bero på konvergens av viscerala och somatiska afferenter på samma neuron i dorsalhornet. När hjärnan får signalen kan den inte veta varifrån det smärtsamma stimulit faktiskt kommer och misstar sig att känslan kommer från den perifiera strukturen.

 

Hyperalgesi – ökad känslighet mot smärta.

 

Allodyni – smärtsam sensation av retning som normalt inte gör ont såsom beröring, lätt tryck eller måttlig kyla eller värme.

Punkt 7. Receptormekanismer för kodning av ljudfrekvenser av hörselsnäckan via de inre hårcellerna.

De inre hårcellerna är de egentliga sensoriska receptorerna, de är kopplade till nervfibrer (som tillsammans med vestibulärnerven bildar den åttonde kranialnerven; nervus vestibulocochlearis) i ungefär 1:1 vilket betyder att varje nervfiber skickar information om bara en liten del av det hörbara frekvensspektret. Upp till ca 3000Hz hinner hårcellerna med att depolarisera/repolarisera i samma takt som ljudvågorna så de genererar aktionspotential i sina associerade nervfibrer med samma frekvens som ljudet =temporär kodning, men i frekvenser högre än 3000 Hz förlitar sig överföringen på att basilarmembranet är tonotopiskt organiserat; att nervfibrerna som är associerade till hårceller i cochleans apikala del svarar på låga frekvenser, och nervfibrer som är associerade med hårceller i cochleans basala del svarar på höga frekvenser.

 

tonotopisk organisation; fonetisk term för förhållandet att ljud med olika frekvens (t.ex. toner med olika tonhöjd) aktiverar olika ställen i innerörat. (källa: Nationalencyklopedin)

Punkt 5. Mellanörats roll för impedansanpassning och ljuddämpning.

Impedans= ett mediums motstånd mot rörelse.

Ljudet går från luft till vatten-ish och mellanörats roll är att matcha motstånden i dessa medium så den akustiska energin inte förloras. Från det att ljudet är vid trumhinnan till dess att det når innerörat har kraften tvärtom ökat 200 gånger. Det fixar mellanörat genom att fokusera kraften som kommer från den stora (!) trumhinnan på hammaren (malleus) som har mycket mindre diameter, och genom en hävstångseffekt som åstadkoms genom de tre hörselbenen.

 

Ljuddämpning åstadkoms genom de två musklerna som är fästa till hörselbenen. Musculus tensor tympani är fäst i hammaren (malleus) och innerveras av den femte kranialnerven (nervus trigeminus) och musculus stapedius som är fäst i städet (stapes) och innerveras av den sjunde kranialnerven (nervus fascialis). När dessa muskler spänns (flekterar) spänns hörselbenskedjan vilket minskar mängden ljudenergi som förs vidare till cochlean. Denna ljuddämpning sker för att skydda innerörat mot höga ljud och ljud man själv genererar.

Punkt 4. Frekvensberoende hörselomfång hos människor i olika åldrar.

Småbarn kan höra frekvenser mellan 20 och drygt 20000Hz.

Den genomsnittliga vuxna människan har en övre gräns på mellan 15000 och 17000 Hz.

 

Åldersrelaterad hörselnedsättning =presbyacusis. Beror av åderförkalkning (=”åderförfettning”) i innerörats blodkärl och av genetiska förutsättningar.