علوم اعصاب پروس؛ مسیرهای درد مرکزی از مسیرهای مکانیکی-حسی متمایز هستند؛ درد ارجاعی

Central Pain Pathways Are Distinct from Mechanosensory Pathways

Pathways responsible for pain originate with other sensory neurons in dorsal root ganglia, and like other sensory nerve cells, the central axons of nociceptive nerve cells enter the spinal cord via the dorsal roots (Figure 10.3A). When these centrally projecting axons reach the dorsal horn of the spinal cord, they branch into ascending and descending collaterals, forming the dorsolateral tract of Lissauer (named after the German neurologist who first described this pathway in the late nineteenth century). Axons in Lissauer’s tract typically run up and down for one or two spinal cord segments before they penetrate the gray matter of the dorsal horn. Once within the dorsal horn, the axons give off branches that contact second order neurons located in Rexed’s laminae I, II, and V. (Rexed’s laminae are the descriptive divisions of the spinal gray matter in cross section, named after the neuroanatomist who described these details in the 1950s; see Table A1 and Figure A7 in the Appendix.) Laminae I and V contain projection neurons whose axons travel to brainstem and thalamic targets. While there are interneurons in all laminae of the spinal cord, they are especially abundant and diverse morphologically and histochemically in lamina II. These afferent terminations are organized in a lamina specific fashion; for example, C fibers terminate exclusively in Rexed’s laminae I and II, while Aδ fibers terminate in laminae I and V. Non nociceptive (Aβ) afferents terminate primarily in laminae III, IV, and V, and a subset of the lamina V neurons receive converging inputs from nociceptive and non nociceptive afferents. These multimodal lamina V neurons are called wide dynamic range neurons. Some of them receive visceral sensory input as well, making them a likely substrate for referred pain (i.e., pain that arises from damage to visceral organs but is misperceived as coming from a somatic location). The most common clinical example is angina, in which poor perfusion of the heart muscle is misperceived as pain in the chest wall, the shoulder, and the left arm and hand (Box 10B).

مسیرهای درد مرکزی از مسیرهای مکانیکی-حسی متمایز هستند

مسیرهای مسئول درد از سایر نورون‌های حسی در گانگلیون‌های ریشه پشتی منشأ می‌گیرند و مانند سایر سلول‌های عصبی حسی، آکسون‌های مرکزی سلول‌های عصبی درد از طریق ریشه‌های پشتی وارد نخاع می‌شوند (شکل 10.3A). هنگامی که این آکسون‌های بیرون‌زده از مرکز به شاخ پشتی نخاع می‌رسند، به شاخه‌های جانبی صعودی و نزولی منشعب می‌شوند و مسیر پشتی-جانبی لیساور (به نام متخصص مغز و اعصاب آلمانی که برای اولین بار این مسیر را در اواخر قرن نوزدهم توصیف کرد) را تشکیل می‌دهند. آکسون‌های موجود در مسیر لیساور معمولاً قبل از نفوذ به ماده خاکستری شاخ پشتی، برای یک یا دو قطعه نخاع بالا و پایین می‌روند. آکسون‌ها پس از ورود به شاخ پشتی، شاخه‌هایی از خود ساطع می‌کنند که با نورون‌های مرتبه دوم واقع در لامینای I، II و V رکسد تماس می‌گیرند. (لامینای رکسد، بخش‌های توصیفی ماده خاکستری نخاع در مقطع عرضی هستند که به نام نوروآناتومیستی که این جزئیات را در دهه 1950 توصیف کرد، نامگذاری شده‌اند؛ به جدول A1 و شکل A7 در پیوست مراجعه کنید.) لامینای I و V حاوی نورون‌های پروجکشنی هستند که آکسون‌های آنها به ساقه مغز و اهداف تالاموس می‌روند. در حالی که در تمام لامینای نخاع، نورون‌های رابط وجود دارند، اما از نظر مورفولوژیکی و هیستوشیمیایی به ویژه در لامینای II فراوان و متنوع هستند. این پایانه‌های آوران به شکلی خاص لامینا سازماندهی شده‌اند. برای مثال، فیبرهای C منحصراً در لامینای I و II رکسد خاتمه می‌یابند، در حالی که فیبرهای Aδ در لامینای I و V خاتمه می‌یابند. آوران‌های غیردرد (Aβ) عمدتاً در لامینای III، IV و V خاتمه می‌یابند و زیرمجموعه‌ای از نورون‌های لامینای V ورودی‌های همگرا را از آوران‌های درد و غیردرد دریافت می‌کنند. این نورون‌های چندوجهی لامینای V، نورون‌های طیف پویای وسیع نامیده می‌شوند. برخی از آنها ورودی حسی احشایی را نیز دریافت می‌کنند، که آنها را به یک بستر احتمالی برای درد ارجاعی تبدیل می‌کند (یعنی دردی که از آسیب به اندام‌های احشایی ناشی می‌شود اما به اشتباه به عنوان درد ناشی از یک مکان سوماتیک درک می‌شود). شایع‌ترین مثال بالینی آنژین صدری است که در آن خونرسانی ضعیف عضله قلب به اشتباه به عنوان درد در دیواره قفسه سینه، شانه و بازو و دست چپ درک می‌شود (کادر 10B).

FIGURE 10.3 The anterolateral system. (A) Primary afferents in the dorsal root ganglia send their axons via the dorsal roots to terminate in the dorsal horn of the spinal cord. Afferents branch and course for several segments up and down the spinal cord in Lissauer’s tract, giving rise to collateral branches that terminate in the dorsal horn. Second order neurons in the dorsal horn send their axons (black) across the midline to ascend to higher levels in the anterolateral column of the spinal cord. (B) C-fiber afferents terminate in Rexed’s laminae I and II of the dorsal horn, while Aδ fibers terminate in laminae I and V. The axons of second-order neurons in laminae I and V cross the midline and ascend to higher centers.

شکل ۱۰.۳ سیستم قدامی-جانبی. (A) آوران‌های اولیه در گانگلیون‌های ریشه پشتی، آکسون‌های خود را از طریق ریشه‌های پشتی می‌فرستند تا در شاخ پشتی نخاع خاتمه یابند. آوران‌ها در مسیر لیساور، شاخه شاخه می‌شوند و در چندین قطعه به بالا و پایین نخاع می‌روند و شاخه‌های جانبی را ایجاد می‌کنند که در شاخ پشتی خاتمه می‌یابند. نورون‌های رده دوم در شاخ پشتی، آکسون‌های خود (مشکی) را از خط میانی می‌فرستند تا به سطوح بالاتر در ستون قدامی-جانبی نخاع صعود کنند. (B) آوران‌های فیبر C در لامینای I و II رکسد شاخ پشتی خاتمه می‌یابند، در حالی که فیبرهای Aδ در لامینای I و V خاتمه می‌یابند. آکسون‌های نورون‌های رده دوم در لامینای I و V از خط میانی عبور کرده و به مراکز بالاتر صعود می‌کنند.

The axons of the second order neurons in laminae I and V of the dorsal horn of the spinal cord cross the midline and ascend to the brainstem and thalamus in the anterolateral (also called ventrolateral) quadrant of the contralateral half of the spinal cord (Figure 10.3B). For this reason, the neural pathway that conveys pain and temperature information to higher centers is often referred to as the anterolateral system, to distinguish it from the dorsal column medial lemniscal system that conveys mechanosensory information (see Chapter 9).

آکسون‌های نورون‌های رده دوم در لامینای I و V شاخ پشتی نخاع از خط میانی عبور کرده و در ربع قدامی-جانبی (که بطنی-جانبی نیز نامیده می‌شود) نیمه مقابل نخاع به ساقه مغز و تالاموس صعود می‌کنند (شکل 10.3B). به همین دلیل، مسیر عصبی که اطلاعات درد و دما را به مراکز بالاتر منتقل می‌کند، اغلب به عنوان سیستم قدامی-جانبی شناخته می‌شود تا از سیستم لمنیسکال داخلی ستون پشتی که اطلاعات مکانیکی-حسی را منتقل می‌کند، متمایز شود (به فصل 9 مراجعه کنید).

Axons conveying information for the anterolateral system and the dorsal column medial lemniscal system travel in different parts of the spinal cord white matter. This difference provides a clinically relevant sign that is useful for defining the locus of a spinal cord lesion. Axons of the first order neurons for the dorsal column medial lemniscal system enter the spinal cord, turn, and ascend in the ipsilateral dorsal columns all the way to the medulla, where they synapse on neurons in the dorsal column nuclei (Figure 10.4, left panel). The axons of neurons in the dorsal column nuclei then cross the midline and ascend to the contralateral thalamus. In contrast, the crossing point for information conveyed by the anterolateral system lies within the spinal cord. First order neurons contributing to the anterolateral system terminate in the dorsal horn, and second order neurons in the dorsal horn send their axons across the midline and ascend on the contralateral side of the cord (in the anterolateral column) to their targets in the thalamus and brainstem.

آکسون‌هایی که اطلاعات را برای سیستم قدامی-جانبی و سیستم لمنیسکال داخلی ستون پشتی منتقل می‌کنند، در قسمت‌های مختلف ماده سفید نخاع حرکت می‌کنند. این تفاوت، یک نشانه بالینی مرتبط را فراهم می‌کند که برای تعریف محل ضایعه نخاعی مفید است. آکسون‌های نورون‌های رده اول سیستم لمنیسکال داخلی ستون پشتی وارد نخاع می‌شوند، می‌چرخند و در ستون‌های پشتی همان طرف تا بصل النخاع بالا می‌روند، جایی که روی نورون‌های هسته‌های ستون پشتی سیناپس برقرار می‌کنند (شکل 10.4، پنل سمت چپ). آکسون‌های نورون‌های هسته‌های ستون پشتی سپس از خط میانی عبور کرده و به تالاموس طرف مقابل صعود می‌کنند. در مقابل، نقطه عبور اطلاعات منتقل شده توسط سیستم قدامی-جانبی در داخل نخاع قرار دارد. نورون‌های مرتبه اول که در سیستم قدامی-جانبی نقش دارند، در شاخ پشتی خاتمه می‌یابند و نورون‌های مرتبه دوم در شاخ پشتی، آکسون‌های خود را از خط میانی عبور داده و در سمت مقابل نخاع (در ستون قدامی-جانبی) به سمت اهداف خود در تالاموس و ساقه مغز صعود می‌کنند.

Because of this anatomical difference in the site of de cussation, a unilateral spinal cord lesion results in dorsal column-medial lemniscal symptoms (loss of sensation of touch, pressure, vibration, and proprioception) on the side of the body ipsilateral to the lesion, and anterolateral symptoms (deficits of pain and temperature perception) on the contralateral side of the body (Figure 10.4, right panel). The deficits are due to the interruption of fibers ascending from lower levels of the cord; for this reason they include all regions of the body (on either the contralateral or ipsilateral side) that are innervated by spinal cord segments that lie below the level of the lesion. This pattern of dissociated sensory loss (contralateral pain and temperature, ipsilateral touch and pressure) is a signature of spinal cord lesions and, together with local dermatomal signs (see Clinical Applications, Chapter 9), can be used to define the level of the lesion. (Box 10C discusses an important exception to the functional dissociation of the dorsal column-medial lemniscal and anterolateral systems for visceral pain.)

به دلیل این تفاوت آناتومیکی در محل تقاطع، یک ضایعه یک طرفه نخاع منجر به علائم لمنیسک داخلی ستون پشتی (از دست دادن حس لمس، فشار، ارتعاش و حس عمقی) در سمت بدن در همان سمت ضایعه، و علائم قدامی-جانبی (نقص در درک درد و دما) در سمت مقابل بدن می‌شود (شکل 10.4، پنل سمت راست). این نقص‌ها به دلیل قطع فیبرهایی است که از سطوح پایین‌تر نخاع بالا می‌روند. به همین دلیل، آنها شامل تمام نواحی بدن (در سمت مقابل یا همان سمت) می‌شوند که توسط بخش‌هایی از نخاع که در زیر سطح ضایعه قرار دارند، عصب‌دهی می‌شوند. این الگوی از دست دادن حس تفکیک‌شده (درد و دمای طرف مقابل، لمس و فشار همان سمت) از نشانه‌های ضایعات نخاعی است و همراه با علائم پوستی موضعی (به کاربردهای بالینی، فصل 9 مراجعه کنید) می‌تواند برای تعریف سطح ضایعه استفاده شود. (کادر 10C یک استثنای مهم در تفکیک عملکردی سیستم‌های ستون پشتی-لنیسک داخلی و قدامی-جانبی برای درد احشایی را مورد بحث قرار می‌دهد.)

Parallel Pain Pathways

Second order fibers in the anterolateral system project to several different structures in the brainstem and forebrain, making it clear that pain is processed by a diverse and distributed network of neurons.