Ćwiczenie X. Kora mózgowa Zasady elektroencefalografii

Transkrypt

1 Ćwiczenie X Kora mózgowa Zasady elektroencefalografii

2 Przodomózgowie prosencephalon Śródmózgowie mesencephalon Tyłomózgowie rhombocephalon Podział mózgowia (Encephalon) Kresomózgowie telencephalon Międzymózgowie diencephalon Śródmózgowie mesencephalon Tyłomózgowie wtórne metencephalon Rdzeniomózgowie myelencephalon Półkule mózgu hemispheria cerberi Kresomózgowie nieparzyste telencephalon impar Wzgórzmózgowie thalamencephalon Podwzgórze hypothalamus Konary mózgu pendunculi cereberi Pokrywa śródmózgowia tectum esencephali Most pons Możdżek cerebellum Rdzeń przedłużony medulla oblongata

3 Kora Stanowi około 50 % masy mózgu człowieka. Zajmuje około 2.5 m 2 powierzchni. Około 30% jest niewidoczne - schowane w bruzdach

4 Spoidło wielkie Ciało modzelowate (corpus callosum) Spoidło przednie (comisura anterior)

5 Półkule mózgowe Szczelina podłużna mózgu Zakręt przedśrodkowy Bruzda środkowa Zakręt zaśrodkowy Bruzda boczna Zakręt przedśrodkowy Bruzda środkowa Zakręt zaśrodkowy Zakręt skroniowy górny Móżdżek Płat czołowy Płat ciemieniowy Płat skroniowy Płat potyliczny

6 Stary płaszcz (Archipallium): Rozwój filogenetyczny kory - Paleocortex (kora dawna): ogranicza się do kory węchowej. - Archicortex (kora stara): kora związana z układem limbicznym. Nowy płaszcz (Neopallium): - Neocortex (kora nowa, izokortex): wraz z rozwojem wzroku. 90% kory u człowieka. Isocortex 6 warstw Allocortex kora nowa kora dawna kora stara odpowiednik kory starej

7 Allocortex - kora 3 warstwowa: hipokamp płat gruszkowaty opuszka i guzek węchowy zakręt hipokampa Juxtallocortex (mesocortex) - kora mieszana: zakręt obręczy kora czołowo-skroniowa Isocortex - kora 6 warstwowa: kora czuciowa kora słuchowa kora wzrokowa kora ruchowa Warstwy kory

8 Warstwy kory nowej Warstwy kory nowej: Drobinowa (1): mało komórek nerwowych, tworzą liczne synapsy Ziarnista zewnętrzna (2): komórki ziarniste i piramidowe Piramidowa zewnętrzna (3): komórki piramidowe małe i średnie Ziarnista wewnętrzna (4): gęsto ułożone komórki ziarniste Piramidowa wewnętrzna (5): komórki piramidowe duże w tym Betza. Komórek różnokształtnych (6): warstwa komórek różnych typów

9 Warstwy kory nowej Główne projekcje docierające do kory pochodzą ze wzgórza. warstwy ziarniste (recepcyjne): II - odbiera impulsy z innych okolic kory, IV - impulsy z promienistości wzgórza w. piramidowe (efektoryczne): III - wysyła impulsację do innych okolic kory. V - do ruchowych ośrodków podkorowych warstwy skrajne (kojarzeniowe): I - łączy wewnątrzkorowo sąsiednie okolice. VI - zapewnia komunikację międzypółkulową. I II III IV V VI D.L. Felten Atlas neuroanatomii i neurofizjologiinettera 2003

10 Kora Kora homotypowa: wszystkie warstwy rozwinięte równomiernie; występuje w okolicach kojarzeniowych. Kora heterotypowa: Ziarnista (czuciowa) - przewaga warstw ziarnistych; występuje w ośrodkach czuciowych. Bezziarnista (ruchowa) - przewaga warstw piramidowych, występuje w ośrodkach ruchowych. Kolumna (słup): funkcjonalna jednostka kory mózgowej, fragment kory o średnicy 0,2-0,6 mm. W obrębie słupa, tkanka reagują na ten sam typ bodźca. Neocortex Heterotypowa projekcyjna Homotypowa asocjacyjna kora bezziarnista kora gęstoziarnista

11 Pola Brodmana 4 - piramidowe, pierwotne pole ruchowe (dłonie, palce) 6 przedruchowe, pozapiramidowe (globalne) 44,45 - ośrodek Broca- ruchowy ośrodek mowy (płk. dom.) 3,1,2 ból i temperatura, czucie eksteroreceptywne, czucie głębokie 5,7 wtórne pola czuciowe (stereo, stato gnozja) 17 pierwotne pole wzrokowe 18,19 wtórne pola wzrokowe korowy ośrodek związany z czytaniem 34 pierwotne pole węchowe, 28 wtórne 41,42 pierwotne pole słuchowe 43 pole smakowe 22 rozumienie mowy; ośrodek Wernickiego 9,10,11,13 związane z pamięcią świeżą i osobowością 40,39 analizator analizatorów (integracja czucia wzroku, słuchu i ogólnego) 38 związane z pamięcią trwałą Pola ruchowe Pola czuciowe Pola asocjacyjne

12 Reprezentacje korowe Odwrócenie kontrlateralne: lewa strona ciała ma reprezentacje w prawej półkuli. Odwrócenie wertykalne: górne partie ciała mają reprezentacje w dolnej części zakrętów (przed- i zaśrodkowego)

13 Homunculus noga szyja kark głowa bark palce u nogi genitalia stopa ramię dłoń palce kora somatosensoryczna kciuk oczy nos twarz usta zęby, dziąsła, szczęki język gardło trzewia

14 PFC W skład PFC wchodzą pola: 9, 10, 11, 12, 24, 25, 46 i 47. Okolica ta posiada bezpośrednie projekcje z jądra przyśrodkowego grzbietowego wzgórza. Pola 24 i 25 to kora przedniego zakrętu obręczy. Lobotomia polega na zniszczeniu połączeń z PFC. PFC ma znaczenie w procesach: kontroli funkcji autonomicznych - korowe sterowanie Poznawczych i pamięciowych Regulacji reakcji emocjonalnych - udział w mózgowym systemie nagrody Kontroli aktywności ruchowej

15 Uszkodzenia kory Apraksje: uszkodzenia okolic ruchowych Agnozje: uszkodzenia okolic czuciowych, uniemożliwiają rozpoznawanie przedmiotów danym zmysłem. Asterognozja: niemożność rozpoznawanie przedmiotów dotykiem. Zespół jednostronnej nieuwagi i pomijania: ignorowanie bodźców z jednej strony. Afazje: zaburzenia mowy Ruchowa: mowa jest powolna, przychodzi z trudem, często ograniczenie liczby słów. Uszkodzone pole Broki. Czuciowa: mowa pełna żargonu i neologizmów. Problemy z rozumieniem słów. Uszkodzenie pola Wernickiego. Amnestyczna: Problemy z rozpoznawaniem języka pisanego (nie mówionego). Uszkodzenie zakrętu kątowego. Amuzja: Sensoryczna: utrata słuchu muzycznego Motoryczna: utrata zdolności gry na instrumentach

16 Uszkodzenia kory Agrafia: utrata umiejętności pisania, uszkodzenie płata czołowego, pola 4,6. Aleksja: utrata umiejętności czytania, uszkodzenie pola 18 i 19 oraz płata potylicznego. Akalkulia: utrata umiejętności liczenia, uszkodzenie bocznego obszaru potylicznego.

17 Lateralizacja Dominująca półkula, analizująca: odpowiada za procesy analityczne, mowę i funkcje językowe oraz programowanie motoryczne. Niedominująca półkula, rozpoznająca: percepcją przestrzenną, umiejętności muzyczne i plastyczne, mimika U 96% osób praworęcznych (91% populacji) lewa półkula analizuje, u 4% dominuje prawa. U 70% osób leworęcznych lewa półkula jest półkulą analizującą (dominującą). Tylko u 15% lewa półkula dominuje (u pozostałych 15% osób leworęcznych nie można określić lateralizacji). Hemisferektomia Komisurotomia

18 Source: The Lancet 2007; 370:262 (DOI: /S (07) )

19 EEG Elektoencefalografia: nieinwazyjna metoda rejestracji aktywności elektrycznej mózgu - suma prądów zewnątrzkomórkowych pochodzących z EPSP i IPSP. Elektrody umieszczane są na powierzchni odtłuszczonej skóry czaszki. EEG posiada dobrą rozdzielczość czasową, słabą przestrzenną. fmri (functional Magnetic Resonance Imaging) odwrotnie. Elektrokortykografia (ECoG) polega na umieszczeniu elektrod na powierzchni kory mózgowej (np. podczas operacji) elektroda czaszka opona twarda pajęczynówka prądy ładunki kom. piramidowa

20 Rozmieszczenie elektrod schemat Fp = Frontal polar F = Frontal T = Temporal C = Central P = Parietal O = Occipital

21 EEG Fale (rytm) Delta δ Theta ө Alfa α Beta β Częstotliwość (Hz) Amplituda (µv) <25 Dodatkowe informacje Występują głównie podczas NREM (3 i 4 stadium),, możliwa rejestracja podczas czuwania. Występuje bilateralnie. Dystrybucja rozlana. Brak rytmiczności cechą diagnostyczną. Rejestrowany z całej czaszki. Obecne 2 rodzaje: rozlany hipokampalny rejestrowany z całej czaszki i FM theta z okolic czołowych. FM theta towarzyszy kalkulacjom arytmetycznym i wzmożonej uwadze. Wiązany jest też z medytacją. Ma związek z aktywnością układu limbicznego Rejestrowany głównie z tylnej części odprowadzeń. Otwarte oczy powodują zanik rytmu alfa (blokowanie rytmu alfa). Kalkulacje matematyczne również prowadza do blokowanie tego rytmu. Wiązany jest z percepcyjnym przetwarzaniem i zadaniami pamięciowymi Rejestrowany z okolic czołowych i centralnych. Wiązany jest z aktywnym przetwarzaniem informacji, rozwiązywaniem problemów, uwagą i procesami kognitywnymi. Znaczący związek z aktywnością pierwszorzędowej kory motorycznej

22 EEG

23 EEG Synchronizacja zapisu: powstaje w wyniku sumowania amplitudy jednoczesnych wyładowań dużej populacji neuronów. Dotyczy przede wszystkim rytmów: delta, theta i alfa. Desynchronizacja zapisu - jest to zmiana rytmu wysokowoltażowego i niskoczęstotliwego na rytm niskowoltażowy i wysokoczęstotliwy ( częstotliwość, amplituda). Organizacja przestrzenna: w odprowadzeniach czołowych i wierzchołkowych przeważa zapis niskowoltażowy, w potylicznych zapis synchroniczny o wyższej amplitudzie. Zmienność w przebiegu ontogenezy: u dzieci i na starość występuje zwolnienie podstawowych rytmów. Reaktywność: desynchronizacja zapisu następuje pod wpływem bodźców czuciowych, koncentracji uwagi, wysiłku umysłowego, emocji. Duża zmienność międzyosobnicza: np. u 10% populacji brak jest rytmu alfa.

24 Badania snu metoda poligraficzna

25 Sen Sen możemy podzielić na 2 zasadnicze fazy: sen wolnofalowy SWS lub NREM (4 stadia) sen paradoksalny PS lub REM Razem tworzą cykl senny trwający około 90 min i powtarzający się 4-6 razy w ciągu nocy. Zapis przebiegu snu przedstawiany jest w postaci Hipnogramu. Zapotrzebowanie na sen to cecha indywidualna i najczęściej wynosi około 6-8 godzin.

26 Do głównych cech NREN należą: Cechy SWS/NREM Występowanie w EEG fal delta, wrzecion sennych, zespołów K i wolnych oscylacji. Spadek częstości oddychania. Spadek ciśnienia krwi i częstości akcji serca Spadek temperatury ciała i mózgu Obniżenie przemian metabolicznych Spadek napięcia mięśniowego Zmiany hormonalne (wydzielanie hormonu wzrostu) Marzenia senne (pozbawione emocji)

27 Cechy PS/REM Aktywacja czynności kory mózgowej (rytmy beta i gamma) Atonia mięśniowa (z okresami skurczów mięśni, tzw. twitches) Szybkie ruchy gałek ocznych, rozszerzenie źrenicy Aktywacja układu autonomicznego: Zmiany częstości oddychania Wzrost częstości akcji serca i ciśnienia krwi Wzrost temperatury ciała, mózgu oraz metabolizmu mózgowego Erekcja prącia u mężczyzn, łechtaczki u kobiet Zmiany hormonalne (wzrost wydzielania kortyzolu) Oraz: Obecność fal mostowo-kolankowo-potylicznych (PGO) Synchroniczny rytm theta w głębokich strukturach korowych Marzenia senne (emocjonalne, baśniowe)

28 Skany mózgu wykonane metodą Pozytronowej Tomografii Emisyjnej (PET) w stanie czuwania (awake), snu lekkiego (asleep) i snu REM. Obszary aktywne pokazane są kolorem czerwonym i żółtym, obszary nieaktywne - kolorem niebieskim. Obraz PET w fazie REM wygląda podobnie do obrazu w stanie czuwania.

29 FAZA FALE czynność mięśni (EMG) częstość akcji serca (HR), oddech temperatura ciała ruchy gałek ocznych (EOG) uwagi % całego czasu snu próg snu + rozluźnienie zwolnienie - - czynnościowa ślepota, stan wykorzystywany w trakcie medytacji transcendentalnych min S 1 + brak lub wolne płytki sen, wrażenia unoszenia się, latania 5% S 2 wrzeciona brak lub wolne płytki sen S1 i S2 łącznie 50-55% S 3 wrzeciona brak lub wolne głęboki (sen znużonego), somnambulizm wydzielanie GH w 1. cyklu marzenia senne S1-S4rzeczowe, wyrozumowane słabo pamiętane, po przebudzeniu dezorientacja; aktywacja pł. czołowych 20% REM +, w głębokich strukturach, przenoszący się na korę zanik napięcia mięśniowego + skurcze tzw. twitches HR częstości oddechów, nieregularne oddychanie szybkie ruchy gałek ocznych zwężenie źrenic ciśnienia przepływu mózgowego wydzielanie kortyzolu, aldosteronu i PRL; marzenia senne barwne, pamiętane; aktywacja kory limbicznej 20-25%

30 Hipnogram Przebieg snu zależny jest od zwierzęcia oraz wieku: Osoby dorosłe: 4-6 cykli snu, każdy następny cykl jest płytszy a faza snu REM dłuższa, fazy snu występują w stałej kolejności. Niemowlęta: cykle snu są 60 min, sen NREM występuje bez zróżnicowania na stadia, snu REM jest 40% lub więcej. Dzieci: przedłużone stadia 3- i 4-NREM, zwłaszcza w pierwszych dwóch cyklach (REM może wypaść całkowicie). Starcy: zanik stadium 4-NREM, spłycenie snu, częste przebudzenia śródnocne, utrudnione zasypianie.

31 Hipnogram Czuwanie NREM REM

32 Znaczenie snu Zachowywanie energii przy niesprzyjających warunkach. Wypoczynek i regeneracja Pomoc w rozwoju OUN, REM jako prymitywna forma snu Konsolidacja śladów pamięciowych w REM Sen wyrównawczy: występuje po długim okresie bezsenności (wzrost REM, skrócenie NREM2 i zanik NREM1). Po 100 godzinnej bezsenności pojawiają się omamy wzrokowe i słuchowe, agresja, rozdrażnienie, podejrzliwość. Po 150 godzinach następuje zanik fal alfa. Rekord świata r., Kalifornia, 17-latek Randy Gardner, 11 dni (264 godz. czuwania). Po deprywacji snu następuje sen wyrównawczy - dłuższy, ze wzrostem ilości głębokiego snu delta.

33 Deprywacja senna Śmierć szczura następuje po dniach bez snu. Pomimo przyjmowania pokarmu zwierzęta chudły. Nie stwierdzono anatomicznej przyczyny zgonu.

34

35 bezsenność hypersomnia i narkolepsja bezdech senny zespół niespokojnych nóg (RLS, restless legs syndrome) parasomnie zaburzenia cyklu dobowego: - choroba transatlantycka lub jet lag syndrom - praca zmianowa - syndrom opóźnionej fazy snu (ang. DSPS, delayed sleep phase syndrome) - syndrom przyspieszonej fazy snu (ang. ASPS, advanced sleep phase syndrome) Zaburzenia przebudzania (wzbudzania): - upojenie przysenne (elpenoryzm) - somnambulizm - lęk nocny Zaburzenia przejścia między snem a czuwaniem: - jaktacje - mioklonie przed- lub przysenne (hipnagogiczne) - mówienie przez sen Zaburzenia snu Parasomnie związane ze snem paradoksalnym: - zmora nocna (koszmar nocny) - porażenie przysenne - zaburzenia wzwodu/ bolesne wzwody podczas snu - zaburzenia rytmu serca (hamowanie zatokowe) - napadowe zaburzenia zachowania w REM Inne: bruksizm (zgrzytanie zębami), moczenie nocne, nocna napadowa dystonia, zespół nagłej, nieoczekiwanej śmierci podczas snu, zespół zaburzeń połykania podczas snu, chrapanie pierwotne, zespół eksplodującej głowy

36 Jet lag Zespół nagłej zmiany strefy czasowej (ang. jet lag syndrome): zespół objawów pojawiający się w trakcie podróży w kierunku równoleżnikowym (wschód-zachód) związany ze zmianą strefy czasowej. Ciężkość zespołu jest uzależniona od: - liczby przekraczanych stref czasowych - kierunku podróży - podróże w kierunku na wschód (a więc w kierunku, który skraca dobę) jest gorzej znoszona od podróży w kierunku zachodnim, który wydłuża dobę (adaptacja do "dłuższego dnia" jest łatwiejsza)