فصل ۱۲ کتاب فیزیولوژی پزشکی گانونگ؛ رفلکس و کنترل ارادی وضعیت و حرکت

---

---

---

---

---

معرفی

فعالیت حرکتی جسمی‌در نهایت به الگوی و سرعت تخلیه نورونهای حرکتی نخاعی و نورونهای همولوگ در هسته حرکتی اعصاب جمجمه بستگی دارد. این نورون‌ها، آخرین مسیرهای مشترک به ماهیچه‌های اسکلتی، توسط تکانه‌هایی از مجموعه عظیمی‌از مسیرهای نزولی، سایر نورون‌های نخاعی و آوران‌های محیطی بمباران می‌شوند. برخی از این ورودی‌ها مستقیماً به نورون‌های α-موتور ختم می‌شوند، اما بسیاری از آن‌ها تأثیرات خود را از طریق نورون‌های درونی یا از طریق نورون‌های-موتور γ به دوک‌های عضلانی و از طریق رشته‌های آوران Ia به طناب نخاعی اعمال می‌کنند. این فعالیت یکپارچه این ورودی‌های متعدد از سطوح نخاعی، مدولاری، مغز میانی و قشر مغز است که وضعیت بدن را تنظیم می‌کند و حرکت هماهنگ را ممکن می‌کند.

ورودی‌هایی که روی نورون‌های حرکتی همگرا می‌شوند، سه کارکرد دارند: فعالیت‌های ارادی ایجاد می‌کنند، وضعیت بدن را تنظیم می‌کنند تا زمینه‌ای پایدار برای حرکت فراهم کنند، و عملکرد عضلات مختلف را برای صاف و دقیق کردن حرکات هماهنگ می‌کنند. الگوهای فعالیت ارادی در مغز برنامه ریزی می‌شود و دستورات عمدتاً از طریق سیستم‌های قشر نخاعی و کورتیکوبولبار به عضلات ارسال می‌شود. وضعیت بدن نه تنها قبل از حرکت بلکه در حین حرکت به طور مداوم توسط اطلاعاتی که در مسیرهای نزولی ساقه مغز و آوران‌های محیطی حمل می‌شود تنظیم می‌شود. حرکت توسط بخش‌های میانی و میانی مخچه (اسپینوسربلوم) و اتصالات آن هموار و هماهنگ می‌شود. عقده‌های قاعده ای و بخش‌های جانبی مخچه (مخچه) بخشی از یک مدار بازخورد به قشر پیش حرکتی و حرکتی هستند که به برنامه ریزی و سازماندهی حرکت ارادی مربوط می‌شود.

این فصل دو نوع خروجی موتور را در نظر می‌گیرد: رفلکس (غیر ارادی) و ارادی. یک زیربخش از پاسخ‌های رفلکس شامل برخی از حرکات موزون مانند بلع، جویدن، خراشیدن و راه رفتن است که تا حد زیادی غیرارادی هستند اما در معرض تنظیم و کنترل ارادی هستند.

ویژگی‌های عمومی‌انعکاس‌ها

واحد اصلی فعالیت رفلکس یکپارچه، قوس انعکاس است. این قوس از یک اندام حسی، یک نورون آوران، یک یا چند سیناپس در یک ایستگاه مرکزی یکپارچه، یک نورون وابران و یک عامل تشکیل شده است. نورون‌های آوران از طریق ریشه‌های پشتی یا اعصاب جمجمه ای وارد می‌شوند و بدن سلولی خود را در گانگلیون‌های ریشه پشتی یا در عقده‌های همولوگ اعصاب جمجمه ای قرار می‌دهند. فیبرهای وابران از طریق ریشه‌های شکمی‌یا اعصاب جمجمه حرکتی مربوطه خارج می‌شوند.

فعالیت در قوس انعکاس در یک گیرنده حسی با پتانسیل گیرنده شروع می‌شود که بزرگی آن متناسب با قدرت محرک است (شکل ۱۲-۱). این پتانسیل‌های عمل همه یا هیچ در عصب آوران ایجاد می‌کند، تعداد پتانسیل‌های عمل متناسب با اندازه پتانسیل گیرنده است. در سیستم عصبی مرکزی (CNS)، پاسخ‌ها مجدداً از نظر پتانسیل‌های پس سیناپسی تحریکی (EPSPs) و پتانسیل‌های پس سیناپسی مهاری (IPSPs) در اتصالات سیناپسی درجه بندی می‌شوند. پاسخ‌های همه یا هیچ (پتانسیل‌های عمل) در عصب وابران ایجاد می‌شود. وقتی اینها به افکتور می‌رسند، دوباره یک پاسخ درجه بندی شده را تنظیم می‌کنند. هنگامی‌که عامل عضله صاف است، پاسخ‌ها برای تولید پتانسیل عمل در عضله صاف جمع می‌شوند، اما زمانی که عامل عضله اسکلتی باشد، پاسخ درجه بندی شده برای تولید پتانسیل‌های عملی که باعث انقباض عضله می‌شود، کافی است. ارتباط بین نورون‌های آوران و وابران در CNS است و فعالیت در قوس انعکاس توسط ورودی‌های متعددی که روی نورون‌های آوران یا در هر ایستگاه سیناپسی درون قوس انعکاس همگرا می‌شوند، اصلاح می‌شود.

شکل ۱۲-۱ قوس انعکاس. توجه داشته باشید که در گیرنده و در CNS یک پاسخ درجه بندی نشده منتشر می‌شود که متناسب با بزرگی محرک است. پاسخ در اتصال عصبی عضلانی نیز درجه بندی می‌شود، اگرچه در شرایط عادی همیشه به اندازه کافی بزرگ است که پاسخی در عضله اسکلتی ایجاد کند. از سوی دیگر، در بخش‌های قوس مخصوص انتقال (فیبرهای عصبی آوران و وابران، غشای عضلانی)، پاسخ‌ها پتانسیل‌های عمل همه یا هیچ هستند.

محرکی که باعث ایجاد رفلکس می‌شود عموماً بسیار دقیق است. این محرک، محرک کافی برای رفلکس خاص نامیده می‌شود. یک مثال دراماتیک رفلکس خراش در سگ است. این رفلکس نخاعی به اندازه کافی توسط چندین محرک لمسی خطی مانند محرک‌هایی که توسط حشره ای که روی پوست می‌خزد ایجاد می‌شود، تحریک می‌شود. پاسخ خراش شدید ناحیه تحریک شده است. اگر محرک‌های لمسی متعدد به طور گسترده از هم جدا شوند یا در یک خط نباشند، محرک کافی تولید نمی‌شود و هیچ خراشیدگی رخ نمی‌دهد. کک‌ها می‌خزند، اما از جایی به جای دیگر نیز می‌پرند. این پرش محرک‌های لمسی را جدا می‌کند تا محرک کافی برای رفلکس خراش ایجاد نشود.

فعالیت انعکاس کلیشه ای و خاص است که یک محرک خاص پاسخ خاصی را برمی‌انگیزد. این واقعیت که پاسخ‌های انعکاس کلیشه‌ای هستند، امکان تغییر آنها توسط تجربه را رد نمی‌کند. رفلکس‌ها سازگار هستند و می‌توان آنها را برای انجام وظایف حرکتی و حفظ تعادل تغییر داد. ورودی‌های نزولی از مناطق بالاتر مغز نقش مهمی‌در تعدیل و تطبیق رفلکس‌های نخاعی دارند. 

نورون‌های حرکتی α که فیبرهای خارج رحمی‌ماهیچه‌های اسکلتی را تامین می‌کنند، سمت وابران بسیاری از کمان‌های انعکاس هستند. تمام تأثیرات عصبی مؤثر بر انقباض عضلانی در نهایت از طریق آنها به عضلات منتقل می‌شود و بنابراین آنها را آخرین مسیر مشترک می‌نامند. ورودی‌های متعددی روی نورون‌های α-موتور همگرا می‌شوند. در واقع، سطح نورون حرکتی متوسط و دندریت‌های آن حدود ۱۰۰۰۰ دستگیره سیناپسی را در خود جای می‌دهد. حداقل پنج ورودی از همان بخش ستون فقرات به یک نورون حرکتی نخاعی معمولی می‌رود. علاوه بر اینها، ورودی‌های تحریک‌کننده و بازدارنده‌ای وجود دارد که عموماً از طریق نورون‌های داخلی، از سطوح دیگر نخاع و چندین مسیر نزولی طولانی از مغز منتقل می‌شوند. همه این مسیرها در مسیرهای مشترک نهایی همگرا شده و فعالیت را تعیین می‌کنند.

رفلکس‌های تک سیناپتیک: رفلکس کششی

ساده‌ترین قوس انعکاس، قوسی است که دارای یک سیناپس بین نورون‌های آوران و وابران است و رفلکس‌هایی که در آنها رخ می‌دهد، رفلکس‌های تک سیناپسی نامیده می‌شوند. کمان‌های انعکاس که در آن نورون‌های بین نورون‌های آوران و وابران قرار می‌گیرند، رفلکس‌های پلی سیناپسی نامیده می‌شوند. در یک قوس انعکاس پلی سیناپسی می‌تواند از دو تا صدها سیناپس وجود داشته باشد.

هنگامی‌که یک عضله اسکلتی با منبع عصبی دست نخورده کشیده می‌شود، منقبض می‌شود. این پاسخ را رفلکس کششی یا رفلکس میوتاتیک می‌نامند. محرکی که این رفلکس را آغاز می‌کند کشش عضله است و پاسخ آن انقباض عضله در حال کشیده شدن است. اندام حسی یک ساختار کوچک دوکی شکل یا دوکی شکل محصور شده به نام دوک عضلانی است که در قسمت گوشتی عضله قرار دارد. تکانه‌هایی که از دوک منشا می‌گیرند توسط فیبرهای حسی سریع به CNS منتقل می‌شوند که مستقیماً به نورون‌های حرکتی که همان عضله را تأمین می‌کنند، منتقل می‌شوند. انتقال دهنده عصبی در سیناپس مرکزی گلوتامات است. رفلکس کششی شناخته شده ترین و مطالعه شده ترین رفلکس تک سیناپسی است و با رفلکس حرکتی زانو مشخص می‌شود (به کادر بالینی ۱۲-۱ مراجعه کنید).

جعبه بالینی ۱۲-۱

رفلکس حرکتی زانو

ضربه زدن به تاندون کشکک باعث ایجاد تکان زانو می‌شود، یک رفلکس کششی عضله چهار سر ران، زیرا ضربه روی تاندون باعث کشیدگی عضله می‌شود. اگر عضله چهار سر ران به صورت دستی کشیده شود، انقباض مشابهی مشاهده می‌شود. رفلکس‌های کششی نیز می‌توانند از اکثر عضلات بزرگ بدن استخراج شوند. ضربه زدن بر روی تاندون عضله سه سر بازویی، به عنوان مثال، در نتیجه انقباض رفلکس عضلات سه سر، باعث پاسخ اکستانسور در آرنج می‌شود. ضربه زدن به تاندون آشیل به دلیل انقباض رفلکس گاستروکنمیوس باعث تکان مچ پا می‌شود. و ضربه زدن به پهلوی صورت باعث ایجاد رفلکس کششی در ماستر می‌شود. رفلکس حرکتی زانو نمونه ای از رفلکس تاندون عمیق (DTR) در معاینه عصبی است و در مقیاس زیر درجه بندی می‌شود: ۰ (غایب)، ۱ + (کم فعال)، ۲+ (تند، طبیعی)، ۳+ (بیش فعال). بدون کلونوس)، ۴+ (بیش فعال با کلونوس خفیف)، و ۵+ (بیش فعال با کلونوس پایدار). فقدان تکان دادن زانو می‌تواند نشان دهنده یک ناهنجاری در هر جایی از قوس انعکاس باشد، از جمله دوک عضلانی، رشته‌های عصبی آوران Ia یا نورون‌های حرکتی عضله چهار سر ران. شایع ترین علت نوروپاتی محیطی ناشی از مواردی مانند دیابت، اعتیاد به الکل و سموم است. رفلکس بیش فعال می‌تواند نشان دهنده وقفه در مسیرهای قشر نخاعی و سایر مسیرهای نزولی باشد که بر قوس رفلکس تأثیر می‌گذارد.

ساختار دوک‌های عضلانی

هر دوک عضلانی دارای سه عنصر اساسی است: (۱) گروهی از فیبرهای عضلانی داخل ریز تخصصی با انتهای قطبی منقبض و یک مرکز غیر انقباضی، (۲) اعصاب آوران میلین دار با قطر بزرگ (نوع Ia و II) که از بخش مرکزی فیبرهای داخل لوله ای منشا می‌گیرند. و (۳) اعصاب وابران میلین دار با قطر کوچک که نواحی انقباضی قطبی فیبرهای اینترافیوزال را تامین می‌کنند (شکل ۱۲-۲A). درک رابطه این عناصر با یکدیگر و درک خود عضله برای درک نقش این اندام حسی در سیگنال دهی تغییرات در طول عضله ای که در آن قرار دارد بسیار مهم است. تغییرات در طول عضله با تغییر در زاویه مفصل همراه است. بنابراین دوک‌های عضلانی اطلاعاتی در مورد موقعیت (یعنی حس عمقی) ارائه می‌دهند.

شکل ۱۲-۲ دوک عضلانی پستانداران. الف) نمایش نموداری اجزای اصلی دوک عضلانی پستانداران از جمله فیبرهای عضلانی داخل فیوزال، انتهای فیبر حسی آوران، و فیبرهای حرکتی وابران (نرون‌های حرکتی γ). ب) سه نوع الیاف عضلانی داخل لوله ای: کیسه هسته ای پویا، کیسه هسته ای استاتیک و الیاف زنجیره هسته ای. یک فیبر آوران Ia، هر سه نوع فیبر را عصب دهی می‌کند تا یک انتهای حسی اولیه را تشکیل دهد. یک فیبر حسی گروه دوم، زنجیره هسته ای و الیاف کیسه ایستا را عصب می‌کند تا یک انتهای حسی ثانویه را تشکیل دهد. نورون‌های پویای γ-موتور الیاف کیسه پویا را عصب دهی می‌کنند. نورون‌های استاتیک γ-موتور ترکیبی از الیاف کیسه ای و زنجیره ای را عصب دهی می‌کنند. ج) مقایسه الگوی تخلیه فعالیت آوران Ia در طول کشش به تنهایی و در حین تحریک نورون‌های γ حرکتی استاتیک یا پویا. بدون تحریک γ، الیاف Ia یک واکنش دینامیکی کوچک به کشش عضلانی و افزایش متوسطی در شلیک حالت پایدار نشان می‌دهند. هنگامی‌که نورون‌های استاتیک γ-موتور فعال می‌شوند، پاسخ حالت پایدار افزایش می‌یابد و پاسخ دینامیکی کاهش می‌یابد. هنگامی‌که نورون‌های موتور γ پویا فعال می‌شوند، پاسخ دینامیکی به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد، اما پاسخ حالت پایدار به تدریج به سطح اولیه خود باز می‌گردد. (اقتباس با اجازه از Brown MC، Matthews PBC: در مورد تقسیم بندی فیبرهای وابران به دوک‌های عضلانی به فیبرهای همجوشی ایستا و پویا. در اندرو BL (ویرایشگر): کنترل و عصب دهی ماهیچه‌های اسکلتی، صفحات ۱۸-۳۱. داندی، اسکاتلند: دانشگاه سنت اندروز، ۱۹۶۶.)

فیبرهای اینترافوزال به موازات فیبرهای خارج رحمی‌(واحدهای انقباضی منظم عضله) قرار می‌گیرند و انتهای کپسول دوک به تاندون‌ها در دو انتهای عضله متصل است. فیبرهای داخل رحمی‌به نیروی انقباضی کلی عضله کمک نمی‌کنند، بلکه عملکرد حسی خالص را ایفا می‌کنند. دو نوع فیبر داخل رحمی‌در دوک عضلانی پستانداران وجود دارد. نوع اول حاوی هسته‌های زیادی در ناحیه مرکزی متسع است و فیبر کیسه هسته ای نامیده می‌شود (شکل ۱۲-۲B). دو زیر نوع الیاف کیسه هسته ای دینامیک و استاتیک وجود دارد. نوع دوم فیبر اینترافیوزال، فیبر زنجیره هسته ای، نازک تر و کوتاه تر است و کیسه مشخصی ندارد. به طور معمول، هر دوک عضلانی حاوی دو یا سه فیبر کیسه هسته ای و حدود پنج رشته زنجیره هسته ای است.

دو نوع انتهای حسی در هر دوک وجود دارد، یک انتهای اولیه منفرد (گروه Ia) و تا هشت انتهای ثانویه (گروه II) (شکل ۱۲-۲B). فیبر آوران Ia دور مرکز الیاف کیسه هسته ای پویا و استاتیک و الیاف زنجیره هسته ای می‌پیچد. الیاف حسی گروه دوم در مجاورت مراکز کیسه هسته ای ساکن و الیاف زنجیره هسته ای قرار دارند. این الیاف الیاف کیسه هسته ای پویا را عصب دهی نمی‌کنند. آوران‌های Ia به سرعت تغییر طول عضله در طول کشش بسیار حساس هستند (پاسخ پویا). بنابراین آنها اطلاعاتی در مورد سرعت حرکات ارائه می‌دهند و امکان حرکات اصلاحی سریع را فراهم می‌کنند. فعالیت حالت پایدار (تونیک) آوران‌های گروه Ia و II اطلاعاتی را در مورد طول حالت پایدار عضله (پاسخ استاتیک) ارائه می‌دهد. رد بالایی در شکل ۱۲-۲C مؤلفه‌های پویا و ایستا فعالیت در یک آوران Ia را در طول کشش عضلانی نشان می‌دهد. توجه داشته باشید که زمانی که عضله در حال کشیده شدن است (منطقه سایه دار نمودارها) آنها سریعتر تخلیه می‌شوند و در طول کشش پایدار با سرعت کمتری تخلیه می‌شوند.

دوک‌ها منبع عصب حرکتی خود را دارند. این اعصاب ۳ تا ۶ میکرومتر قطر دارند و حدود ۳۰ درصد فیبرهای ریشه‌های شکمی‌را تشکیل می‌دهند و نورون‌های γ-موتور نامیده می‌شوند. دو نوع نورون γ-موتور وجود دارد: دینامیک که فیبرهای کیسه هسته ای پویا را تامین می‌کند و استاتیک که الیاف کیسه هسته ای ساکن را تامین می‌کند و الیاف زنجیره هسته ای. فعال شدن نورونهای γ-موتور پویا حساسیت دینامیکی انتهای گروه Ia را افزایش می‌دهد. فعال‌سازی نورون‌های استاتیک γ-موتور سطح تونیک فعالیت را در انتهای هر دو گروه Ia و II افزایش می‌دهد، حساسیت دینامیکی آوران‌های گروه Ia را کاهش می‌دهد و می‌تواند از خاموش شدن آوران‌های Ia در طول کشش عضلانی جلوگیری کند (شکل ۱۲-۲C).

اتصالات مرکزی الیاف آور

فیبرهای Ia مستقیماً به نورون‌های حرکتی ختم می‌شوند که فیبرهای خارج رحمی‌همان عضله را تأمین می‌کنند (شکل ۱۲-۳). زمان بین اعمال محرک و پاسخ، زمان واکنش نامیده می‌شود. در انسان، زمان واکنش برای یک رفلکس کششی مانند تکان دادن زانو ۱۹ تا ۲۴ میلی ثانیه است. تحریک ضعیف عصب حسی از عضله، که تنها فیبرهای Ia را تحریک می‌کند، باعث پاسخ انقباضی با تاخیر مشابه می‌شود. از آنجایی که سرعت‌های هدایت انواع فیبر آوران و وابران شناخته شده است و فاصله ماهیچه تا نخاع قابل اندازه گیری است، می‌توان محاسبه کرد که رسانش به نخاع و از نخاع چه مقدار از زمان واکنش را گرفته است. هنگامی‌که این مقدار از زمان واکنش کم می‌شود، باقیمانده که تاخیر مرکزی نامیده می‌شود، زمانی است که فعالیت رفلکس از طناب نخاعی عبور می‌کند. تأخیر مرکزی برای رفلکس تکان دادن زانو ۰.۶-۰.۹ میلی ثانیه است. از آنجایی که حداقل تأخیر سیناپسی ۰.۵ میلی ثانیه است، تنها یک سیناپس را می‌توان عبور داد.

شکل ۱۲-۳ نمودار مسیرهای مسئول رفلکس کشش و رفلکس کشش معکوس را نشان می‌دهد. کشش دوک عضلانی را تحریک می‌کند، که فیبرهای Ia را فعال می‌کند که نورون حرکتی را تحریک می‌کند. کشش همچنین اندام تاندون گلژی را تحریک می‌کند، که فیبرهای Ib را فعال می‌کند که نورون داخلی را تحریک می‌کند که واسطه مهارکننده گلیسین را آزاد می‌کند. با کشش قوی، هیپرپلاریزه شدن نورون حرکتی آنقدر زیاد است که تخلیه آن متوقف می‌شود.

عملکرد دوک‌های عضلانی

هنگامی‌که دوک عضلانی کشیده می‌شود، انتهای حسی آن مخدوش می‌شود و پتانسیل‌های گیرنده ایجاد می‌شود. اینها به نوبه خود پتانسیل عمل را در فیبرهای حسی در فرکانس متناسب با درجه کشش ایجاد می‌کنند. از آنجایی که دوک به موازات فیبرهای خارج رحمی‌است، زمانی که عضله به صورت غیرفعال کشیده می‌شود، دوک‌ها نیز کشیده می‌شوند که به آن “بارگذاری دوک” می‌گویند. این کار باعث انقباض رفلکس فیبرهای خارج رحمی‌در عضله می‌شود. از سوی دیگر، زمانی که عضله با تحریک الکتریکی نورون‌های حرکتی α به فیبرهای خارج رحمی‌منقبض می‌شود، آوران‌های دوک مشخصاً شلیک نمی‌کنند، زیرا عضله در حالی که دوک تخلیه می‌شود کوتاه می‌شود (شکل ۱۲-۴).

شکل ۱۲-۴ اثر شرایط مختلف بر ترشح دوک عضلانی. هنگامی‌که کل عضله کشیده می‌شود، دوک عضلانی نیز کشیده می‌شود و انتهای حسی آن با فرکانس متناسب با میزان کشش (“بارگذاری دوک”) فعال می‌شود. آوران‌های دوک با انقباض عضله (“تخلیه دوک”) شلیک نمی‌کنند. تحریک نورون‌های γ-موتور باعث کوتاه شدن انتهای انقباضی فیبرهای داخل رحمی‌می‌شود. این امر ناحیه کیسه هسته ای را کشیده و باعث ایجاد تکانه در الیاف حسی می‌شود. اگر کل عضله در طول تحریک نورون‌های γ حرکتی کشیده شود، سرعت تخلیه در رشته‌های حسی بیشتر می‌شود.

دوک عضلانی و اتصالات رفلکس آن یک دستگاه بازخوردی را تشکیل می‌دهند که برای حفظ طول عضله عمل می‌کند. اگر عضله کشیده شود، ترشح دوک افزایش می‌یابد و کوتاه شدن رفلکس ایجاد می‌شود. اگر عضله بدون تغییر در تخلیه نورون γ-موتور کوتاه شود، فعالیت آوران دوک کاهش می‌یابد و عضله شل می‌شود.

پاسخ‌های پویا و استاتیک آوران‌های دوک عضلانی بر لرزش فیزیولوژیکی تأثیر می‌گذارد. پاسخ انتهای فیبر حسی Ia به پویا (فازیک) و همچنین رویدادهای ایستا در عضله مهم است زیرا پاسخ فازی سریع و مشخص به کاهش نوسانات ناشی از تاخیرهای هدایت در حلقه بازخورد تنظیم کننده طول عضله کمک می‌کند. به طور معمول یک نوسان کوچک در این حلقه بازخورد رخ می‌دهد. این لرزش فیزیولوژیک دارای دامنه کم (به سختی با چشم غیر مسلح قابل مشاهده) و فرکانس تقریباً ۱۰ هرتز است. لرزش فیزیولوژیکی یک پدیده طبیعی است که با حفظ وضعیت بدن یا در حین حرکات، همه افراد را تحت تاثیر قرار می‌دهد. با این حال، اگر حساسیت دوک به سرعت کشش نبود، لرزش برجسته‌تر بود. در برخی موقعیت‌ها، مانند مضطرب یا خستگی یا به دلیل سمیت دارو، ممکن است اغراق‌آمیز شود. عوامل متعددی در پیدایش لرزش فیزیولوژیکی نقش دارند. احتمالاً نه تنها به منابع مرکزی (زیتون تحتانی) بلکه به عوامل محیطی از جمله سرعت شلیک واحد حرکتی، رفلکس‌ها و رزونانس مکانیکی نیز وابسته است.

اثرات تخلیه نورون γ-موتور

تحریک نورون‌های γ-موتور تصویری بسیار متفاوت از آنچه در اثر تحریک نورون‌های α-موتور ایجاد می‌شود، ایجاد می‌کند. تحریک نورون‌های γ-موتور مستقیماً به انقباض قابل تشخیص ماهیچه‌ها منجر نمی‌شود، زیرا فیبرهای داخل رحمی‌به اندازه کافی قوی یا فراوان نیستند که باعث کوتاه شدن شوند. با این حال، تحریک باعث کوتاه شدن انتهای انقباضی فیبرهای داخل لوله می‌شود و در نتیجه قسمت کیسه هسته‌ای دوک‌ها کشیده می‌شود، انتهای آن تغییر شکل می‌دهد و تکانه‌هایی را در الیاف Ia آغاز می‌کند (شکل ۱۲-۴). این به نوبه خود می‌تواند منجر به انقباض رفلکس عضله شود. بنابراین، ماهیچه‌ها را می‌توان از طریق تحریک نورون‌های α-موتوری که فیبرهای خارج فوزال را عصب دهی می‌کنند یا نورون‌های حرکتی γ که انقباض غیرمستقیم را از طریق رفلکس کشش آغاز می‌کنند، منقبض کرد.

اگر کل عضله در طول تحریک نورون‌های γ-موتور کشیده شود، سرعت تخلیه در رشته‌های Ia بیشتر افزایش می‌یابد (شکل ۱۲-۴). افزایش فعالیت نورون γ-موتور در نتیجه حساسیت دوک را در طول کشش افزایش می‌دهد.

در پاسخ به ورودی تحریکی نزولی به مدارهای حرکتی ستون فقرات، نورون‌های حرکتی α و γ فعال می‌شوند. به دلیل این “هم فعال سازی α-γ”، فیبرهای داخل و خارج از فوزال با هم کوتاه می‌شوند و فعالیت آوران دوک می‌تواند در طول دوره انقباض عضلانی رخ دهد. به این ترتیب، دوک می‌تواند به کشش پاسخ دهد و تخلیه نورون α-موتور را به صورت انعکاسی تنظیم کند.

کنترل تخلیه نورون γ-موتور

نورون‌های γ-موتور تا حد زیادی توسط مسیرهای نزولی از تعدادی از مناطق در مغز که نورون‌های α-موتور را نیز کنترل می‌کنند، تنظیم می‌شوند (در زیر توضیح داده شده است). از طریق این مسیرها، حساسیت دوک‌های عضلانی و در نتیجه آستانه رفلکس‌های کششی در قسمت‌های مختلف بدن را می‌توان تنظیم و تغییر داد تا نیازهای کنترل وضعیتی را برآورده کند.

عوامل دیگر نیز بر تخلیه نورون γ-موتور تأثیر می‌گذارد. اضطراب باعث افزایش ترشح می‌شود، واقعیتی که احتمالاً رفلکس‌های تاندون بیش فعال که گاهی در بیماران مضطرب دیده می‌شود را توضیح می‌دهد. علاوه بر این، حرکت غیرمنتظره با ترشحات وابران بیشتر همراه است. تحریک پوست، به ویژه توسط عوامل مضر، تخلیه نورون γ-موتور را به دوک‌های عضله فلکسور همان طرف افزایش می‌دهد در حالی که آن را به اکستانسورها کاهش می‌دهد و الگوی مخالف را در اندام مقابل ایجاد می‌کند. به خوبی شناخته شده است که تلاش برای باز کردن دست‌ها در زمانی که انگشتان خم شده به هم قلاب می‌شوند، رفلکس حرکتی زانو (مانور جندراسیک) را تسهیل می‌کند، و این ممکن است به دلیل افزایش ترشح نورون γ-موتوری باشد که توسط تکانه‌های آوران از دست‌ها آغاز می‌شود.

عصب متقابل

هنگامی‌که یک رفلکس کششی رخ می‌دهد، عضلاتی که با عملکرد عضله درگیر (آنتاگونیست‌ها) مخالفت می‌کنند، شل می‌شوند. گفته می‌شود که این پدیده به دلیل عصب دهی متقابل است. تکانه‌های موجود در رشته‌های Ia از دوک‌های عضلانی عضله پروتاگونیست باعث مهار پس سیناپسی نورون‌های حرکتی به آنتاگونیست‌ها می‌شود. مسیر واسطه این اثر دو سیناپسی است. وثیقه‌ای از هر فیبر Ia در نخاع به یک نورون بازدارنده می‌رود که روی یک نورون حرکتی که عضلات آنتاگونیست را تأمین می‌کند سیناپس می‌کند. این مثال از بازداری پس سیناپسی در فصل ۶ مورد بحث قرار گرفته است و مسیر در شکل ۶-۶ نشان داده شده است.

رفلکس کششی معکوس

تا یک نقطه، هرچه عضله سخت تر کشیده شود، انقباض رفلکس قوی تر است. با این حال، زمانی که تنش به اندازه کافی زیاد شود، انقباض ناگهانی متوقف می‌شود و عضله شل می‌شود. این آرامش در پاسخ به کشش شدید، رفلکس کششی معکوس نامیده می‌شود. گیرنده رفلکس کشش معکوس در اندام تاندون گلژی است (شکل ۱۲-۵). این اندام متشکل از مجموعه شبکه‌ای از انتهای عصب دستگیره‌ای در میان فاسیکل‌های تاندون است. در هر اندام تاندون ۳ تا ۲۵ فیبر عضلانی وجود دارد. فیبرهای اندام‌های تاندون گلژی گروه Ib از رشته‌های عصبی حسی میلین دار را تشکیل می‌دهند که به سرعت رسانا می‌شوند. تحریک این فیبرهای Ib منجر به تولید IPSP در نورون‌های حرکتی می‌شود که عضله‌ای را که فیبرها از آن به وجود می‌آیند، تامین می‌کنند. فیبرهای Ib به نخاع روی نورون‌های بازدارنده ختم می‌شوند که به نوبه خود مستقیماً به نورون‌های حرکتی ختم می‌شوند (شکل ۱۲-۳). آنها همچنین با نورون‌های حرکتی که آنتاگونیست‌ها را به عضله می‌رسانند، ارتباط تحریکی برقرار می‌کنند.

شکل ۱۲-۵ اندام تاندون گلژی. این اندام گیرنده رفلکس کششی معکوس است و از مجموعه شبکه‌ای از انتهای عصب دستگیره‌ای در میان فاسیکل‌های تاندون تشکیل شده است. عصب دهی گروه Ib از رشته‌های عصبی حسی میلین دار است که به سرعت هدایت می‌شوند. (تکثیر شده با اجازه گری اچ [ویرایشگر]: Gray’s Anatomy of the Human Body، نسخه بیست و نهم لی و فیبیگر، ۱۹۷۳.)

از آنجایی که اندام‌های تاندون گلژی، بر خلاف دوک‌ها، با رشته‌های عضلانی در ردیف قرار دارند، هم با کشش غیرفعال و هم با انقباض فعال عضله تحریک می‌شوند. آستانه اندام‌های تاندون گلژی کم است. درجه تحریک توسط کشش غیرفعال زیاد نیست زیرا فیبرهای عضلانی الاستیک بیشتر بخش زیادی از کشش را به خود اختصاص می‌دهند و به همین دلیل است که برای ایجاد آرامش نیاز به کشش قوی است. با این حال، تخلیه به طور منظم با انقباض عضله تولید می‌شود، و بنابراین اندام تاندون گلژی به عنوان یک مبدل در یک مدار بازخوردی عمل می‌کند که نیروی عضلانی را به روشی مشابه با مدار بازخورد دوکی که طول عضله را تنظیم می‌کند، تنظیم می‌کند.

اهمیت انتهای اولیه در دوک‌ها و اندام‌های تاندون گلژی در تنظیم سرعت انقباض عضلانی، طول عضله و نیروی عضلانی با این واقعیت نشان داده می‌شود که بخشی از اعصاب آوران به یک بازو باعث می‌شود که اندام به‌طور شل در آن آویزان شود. یک حالت نیمه فلج برهمکنش تخلیه دوک، تخلیه اندام تاندون، و عصب دهی متقابل، میزان تخلیه نورون‌های حرکتی α را تعیین می‌کند (به کادر بالینی ۱۲-۲ مراجعه کنید).

جعبه بالینی ۱۲-۲

کلونوس

مشخصه حالت‌هایی که در آن افزایش ترشح نورون γ-موتور وجود دارد کلونوس است. این علامت عصبی بروز انقباضات منظم، مکرر و ریتمیک عضله ای است که تحت کشش ناگهانی و مداوم قرار می‌گیرد. فقط کلونوس پایدار با پنج ضربه یا بیشتر غیر طبیعی در نظر گرفته می‌شود. کلونوس مچ پا یک مثال معمولی است. این کار با خمش پشتی سریع پا آغاز می‌شود و پاسخ آن خم شدن موزون کف پا در مچ پا است. توالی رفلکس کشش-انعکاس کششی معکوس ممکن است به این پاسخ کمک کند. با این حال، می‌تواند بر اساس تخلیه همزمان نورون حرکتی بدون تخلیه اندام تاندون گلژی رخ دهد. دوک‌های عضله آزمایش شده بیش فعال هستند و انفجار تکانه‌های آنها همه نورون‌های حرکتی تامین کننده عضله را به یکباره تخلیه می‌کند. انقباض عضلانی در نتیجه ترشح دوک را متوقف می‌کند. با این حال، کشش حفظ شده است و به محض شل شدن عضله دوباره کشیده می‌شود و دوک‌ها تحریک می‌شوند. کلونوس همچنین ممکن است پس از اختلال در ورودی قشر نزولی به یک نورون بازدارنده گلیسینرژیک نخاعی به نام سلول رنشا رخ دهد. این سلول ورودی تحریکی را از نورون‌های α-موتور از طریق وثیقه‌های آکسون دریافت می‌کند (و به نوبه خود همان را مهار می‌کند). علاوه بر این، فیبرهای قشری فعال کننده فلکسورهای مچ پا با سلول‌های رنشا (و همچنین نورون‌های بازدارنده نوع Ia) که اکستانسورهای آنتاگونیست مچ پا را مهار می‌کنند، تماس می‌گیرند. این مدار از تحریک رفلکس اکستانسورها در هنگام فعال بودن فلکسورها جلوگیری می‌کند. بنابراین، هنگامی‌که فیبرهای قشر نزولی آسیب می‌بینند (ضایعه نورون حرکتی فوقانی)، مهار آنتاگونیست‌ها وجود ندارد. نتیجه انقباض مکرر و متوالی فلکسورها و اکستانسورهای مچ پا (کلونوس) است. کلونوس ممکن است در بیماران مبتلا به اسکلروز جانبی آمیوتروفیک، سکته مغزی، ام اس، آسیب نخاعی، صرع، نارسایی کبد یا کلیه و انسفالوپاتی کبدی دیده شود.

نکات برجسته درمانی

از آنجایی که علل متعددی برای کلونوس وجود دارد، درمان بر روی علت زمینه ای متمرکز است. برای برخی افراد، تمرینات کششی می‌تواند دوره‌های کلونوس را کاهش دهد. نشان داده شده است که داروهای سرکوب کننده ایمنی (مانند آزاتیوپرین و کورتیکواستروئیدها)، ضد تشنج‌ها (مانند پریمیدون و لوتیراستام) و آرام بخش‌ها (مانند کلونازپام) در درمان کلونوس مفید هستند. سم بوتولینوم همچنین برای جلوگیری از آزاد شدن استیل کولین در عضله استفاده شده است که باعث انقباضات ریتمیک عضلانی می‌شود.

تون عضلانی

مقاومت یک عضله در برابر کشش اغلب به عنوان تن یا تن آن نامیده می‌شود. اگر عصب حرکتی عضله قطع شود، عضله مقاومت بسیار کمی‌از خود نشان می‌دهد و گفته می‌شود که شل است. عضله هیپرتونیک (اسپاستیک) عضله ای است که در آن مقاومت در برابر کشش به دلیل رفلکس‌های کششی بیش فعال است. جایی بین حالت‌های شلی و اسپاستیسیته، ناحیه تون طبیعی نامشخص است. زمانی که میزان تخلیه نورون γ حرکتی کم باشد، عضلات به طور کلی هیپوتونیک و زمانی که میزان آن زیاد است، هیپرتونیک هستند.

هنگامی‌که عضلات هیپرتونیک هستند، دنباله کشش متوسط ← انقباض عضلانی، کشش قوی ← شل شدن عضلات به وضوح دیده می‌شود. به عنوان مثال، خم شدن غیرفعال آرنج، در نتیجه رفلکس کشش در عضله سه سر، با مقاومت فوری روبرو می‌شود. کشش بیشتر رفلکس کشش معکوس را فعال می‌کند. مقاومت در برابر خم شدن ناگهانی فرو می‌ریزد و بازو خم می‌شود. ادامه خم شدن غیرفعال دوباره عضله را کش می‌دهد و این توالی ممکن است تکرار شود. این توالی مقاومت و به دنبال آن دادن به هنگام حرکت غیرفعال یک اندام به دلیل شباهت آن به بسته شدن یک چاقوی جیبی به عنوان اثر چاقوی گیره شناخته می‌شود. همچنین به عنوان واکنش طویل شدن نیز شناخته می‌شود، زیرا این واکنش عضله اسپاستیک به افزایش طول است.

رفلکس‌های چند سیناپتیک: رفلکس خروج

مسیرهای رفلکس پلی سیناپسی به شیوه ای پیچیده منشعب می‌شوند (شکل ۱۲-۶). تعداد سیناپس‌ها در هر شاخه آنها متفاوت است. به دلیل تاخیر سیناپسی در هر سیناپس، فعالیت در شاخه‌هایی با سیناپس‌های کمتر ابتدا به نورون‌های حرکتی می‌رسد و به دنبال آن فعالیت در مسیرهای طولانی تر انجام می‌شود. این باعث بمباران طولانی مدت نورون‌های حرکتی از یک محرک و در نتیجه پاسخ‌های طولانی می‌شود. علاوه بر این، برخی از مسیرهای شاخه به خود برمی‌گردند و به فعالیت اجازه می‌دهند تا زمانی که قادر به ایجاد یک پاسخ فراسیناپسی منتشر نشده و از بین می‌رود، انعکاس پیدا کند. چنین مدارهای طنین انداز در مغز و نخاع رایج هستند.

شکل ۱۲-۶ نمودار اتصالات پلی سیناپسی بین نورون‌های آوران و وابران در نخاع. فیبر ریشه پشتی مسیر A را با سه نورون، مسیر B با چهار نورون و مسیر C را با چهار نورون فعال می‌کند. توجه داشته باشید که یکی از اینترنورون‌ها در مسیر C به نورونی متصل می‌شود که به نورون‌های دیگر دو برابر می‌شود و مدارهای طنین انداز را تشکیل می‌دهند.

رفلکس خروج یک رفلکس پلی سیناپسی معمولی است که در پاسخ به یک محرک مضر به پوست یا بافت‌های زیر جلدی و ماهیچه‌ها رخ می‌دهد. پاسخ انقباض عضله فلکسور و مهار عضلات بازکننده است، به طوری که قسمت تحریک شده بدن خم شده و از محرک خارج می‌شود. هنگامی‌که یک محرک قوی بر روی یک اندام اعمال می‌شود، پاسخ نه تنها شامل خم شدن و عقب نشینی آن اندام بلکه شامل امتداد اندام مقابل نیز می‌شود. این پاسخ اکستانسور متقاطع به درستی بخشی از رفلکس خروج است. محرک‌های قوی می‌توانند فعالیتی را در حوضچه بین نورونی ایجاد کنند که به هر چهار اندام گسترش می‌یابد. این گسترش تکانه‌های تحریکی به سمت بالا و پایین نخاع به نورون‌های حرکتی بیشتر و بیشتر را تابش محرک و افزایش تعداد واحدهای حرکتی فعال را استخدام واحدهای حرکتی می‌نامند.

اهمیت رفلکس عقب نشینی

پاسخ‌های فلکسور را می‌توان با تحریک بی ضرر پوست یا با کشش عضله ایجاد کرد، اما پاسخ‌های خم کننده قوی با عقب نشینی تنها با محرک‌هایی شروع می‌شود که مضر یا حداقل بالقوه مضر هستند (یعنی محرک‌های درد). رفلکس خروج یک عملکرد محافظتی دارد زیرا خم شدن اندام تحریک شده آن را از منبع تحریک دور می‌کند و گسترش اندام دیگر از بدن حمایت می‌کند. الگوی در نظر گرفته شده توسط هر چهار اندام، فرد را در موقعیتی قرار می‌دهد که از محرک توهین آمیز فرار کند. رفلکس‌های خروج بسیار قوی هستند. یعنی آنها مسیرهای ستون فقرات را از هرگونه فعالیت رفلکس دیگری که در حال حاضر انجام می‌شود جلوگیری می‌کنند.

بسیاری از ویژگی‌های رفلکس‌های پلی سیناپسی را می‌توان با مطالعه رفلکس ترک نشان داد. یک محرک مضر ضعیف به یک پا، پاسخ خمشی حداقلی را برمی‌انگیزد. محرک‌های قوی‌تر، خمش بیشتر و بیشتر را ایجاد می‌کنند، زیرا محرک به حوضچه نورون حرکتی بیشتری که ماهیچه‌های اندام را تامین می‌کند تابش می‌کند. محرک‌های قوی‌تر نیز باعث پاسخ طولانی‌تر می‌شوند. یک محرک ضعیف باعث یک حرکت خم شدن سریع می‌شود. یک محرک قوی باعث خم شدن طولانی مدت و گاهی یک سری حرکات خمشی می‌شود. این پاسخ طولانی به دلیل شلیک طولانی مدت و مکرر نورون‌های حرکتی است. شلیک مکرر پس از تخلیه نامیده می‌شود و به دلیل بمباران مداوم نورون‌های حرکتی توسط تکانه‌هایی است که از مسیرهای چند سیناپسی پیچیده و مداری وارد می‌شوند.

با افزایش قدرت یک محرک مضر، زمان واکنش کوتاه می‌شود. تسهیل مکانی و زمانی در سیناپس‌ها در مسیر پلی سیناپسی رخ می‌دهد. محرک‌های قوی‌تر پتانسیل عمل بیشتری در هر ثانیه در شاخه‌های فعال تولید می‌کنند و باعث می‌شوند شاخه‌های بیشتری فعال شوند. جمع EPSPها به سطح آستانه برای تولید پتانسیل عمل سریعتر رخ می‌دهد.

شکنش و انسداد

یکی دیگر از ویژگی‌های پاسخ عقب‌نشینی این واقعیت است که تحریک فوق حداکثری هر یک از اعصاب حسی از یک اندام هرگز به اندازه انقباض عضلات خم کننده‌ای که توسط تحریک الکتریکی مستقیم خود عضلات ایجاد می‌شود، ایجاد نمی‌کند. این نشان می‌دهد که ورودی‌های آوران حوضچه نورون حرکتی را تکه تکه می‌کنند. یعنی هر ورودی فقط به بخشی از حوضچه نورون حرکتی برای خم کننده‌های آن اندام خاص می‌رود. از طرف دیگر، اگر تمام ورودی‌های حسی یکی پس از دیگری جدا شده و تحریک شوند، مجموع تنش ایجاد شده در اثر تحریک هر یک بیشتر از آن است که با تحریک الکتریکی مستقیم عضله یا تحریک همه ورودی‌ها در یک زمان ایجاد می‌شود. این نشان می‌دهد که ورودی‌های آوران مختلف برخی از نورون‌های حرکتی را به اشتراک می‌گذارند و انسداد زمانی رخ می‌دهد که همه ورودی‌ها به یکباره تحریک شوند.

ادغام نخاعی رفلکس‌ها

پاسخ حیوانات و انسان به آسیب نخاعی (SCI) ادغام رفلکس‌ها در سطح ستون فقرات را نشان می‌دهد. کسری‌هایی که بعد از SCI مشاهده می‌شود، البته بسته به سطح آسیب متفاوت است. جعبه بالینی ۱۲-۳ اطلاعاتی در مورد مشکلات بلند مدت مربوط به SCI و پیشرفت‌های اخیر در گزینه‌های درمانی ارائه می‌دهد.

جعبه بالینی ۱۲-۳

آسیب نخاعی

تخمین زده شده است که بروز سالانه ضایعات نخاعی (SCI) در سراسر جهان بین ۱۰ تا ۸۳ در میلیون نفر از جمعیت است. علل اصلی تصادفات وسایل نقلیه، خشونت و آسیب‌های ورزشی است. میانگین سنی بیمارانی که دچار ضایعه نخاعی می‌شوند ۳۳ سال است و تعداد مردان با نسبت تقریباً ۴:۱ از زنان بیشتر است. تقریباً ۵۲ درصد از موارد SCI منجر به کوادری پلژی و حدود ۴۲ درصد منجر به پاراپلژی می‌شود. در انسان‌های چهار پلژی، آستانه رفلکس خروج بسیار پایین است. حتی محرک‌های مضر جزئی ممکن است نه تنها باعث عقب‌نشینی طولانی‌مدت یک اندام شوند، بلکه باعث ایجاد الگوهای خمش-کشش مشخص در سه اندام دیگر شوند. رفلکس‌های کششی نیز بیش فعال هستند. محرک‌های آوران از یک مرکز رفلکس به مرکز دیگر پس از SCI تابش می‌کنند. هنگامی‌که حتی یک محرک مضر نسبتاً جزئی روی پوست اعمال می‌شود، ممکن است نورون‌های خودمختار را فعال کند و علاوه بر واکنش خروج، باعث تخلیه مثانه و رکتوم، تعریق، رنگ پریدگی و نوسانات فشار خون شود. این رفلکس توده ناراحت کننده گاهی اوقات می‌تواند برای کنترل مثانه و روده به بیماران پاراپلژیک استفاده شود. آنها را می‌توان آموزش داد تا با نوازش یا نیشگون گرفتن ران‌های خود شروع به دفع ادرار و مدفوع کنند و در نتیجه یک رفلکس توده عمدی ایجاد کنند. اگر بخش طناب ناقص باشد، اسپاسم فلکسور که توسط محرک‌های مضر شروع می‌شود، می‌تواند با انفجارهای درد همراه باشد که به‌خصوص آزاردهنده است. آنها را می‌توان با موفقیت قابل توجهی با باکلوفن، یک آگونیست گیرنده GABAB که از سد خونی مغزی عبور می‌کند و مهار را تسهیل می‌کند، درمان کرد.

نکات برجسته درمانی

درمان بیماران SCI مشکلات پیچیده ای را ارائه می‌دهد. نشان داده شده است که تجویز دوزهای زیاد گلوکوکورتیکوئیدها باعث تقویت بهبودی و به حداقل رساندن از دست دادن عملکرد بعد از SCI می‌شود. آنها باید به زودی پس از آسیب داده شوند و سپس به دلیل اثرات مضر ثابت شده درمان طولانی مدت استروئیدی قطع شوند. ارزش فوری آنها احتمالاً به دلیل کاهش پاسخ التهابی در بافت آسیب دیده است. به دلیل بی حرکتی، بیماران SCI تعادل نیتروژن منفی ایجاد می‌کنند و مقادیر زیادی پروتئین بدن را کاتابولیز می‌کنند. وزن بدن آنها گردش خون را به پوست روی برجستگی‌های استخوانی فشرده می‌کند و باعث ایجاد زخم‌های پوستی می‌شود. زخم‌ها به خوبی بهبود نمی‌یابند و به دلیل کاهش پروتئین بدن مستعد عفونت هستند. بافت‌هایی که تجزیه می‌شوند شامل ماتریکس پروتئین استخوان هستند و این به علاوه بی‌حرکتی باعث می‌شود که Ca2+ به مقدار زیاد آزاد شود که منجر به هیپرکلسمی، هیپرکلسیوری و تشکیل سنگ‌های کلسیمی‌در دستگاه ادراری می‌شود. ترکیب سنگ و فلج مثانه باعث استاز ادراری می‌شود که مستعد عفونت دستگاه ادراری است که شایع ترین عارضه SCI است. جستجو برای یافتن راه‌هایی برای بازیابی آکسون‌های نورون‌های نخاع ادامه دارد. تجویز نوروتروفین‌ها در حیوانات آزمایشگاهی و همچنین کاشت سلول‌های بنیادی جنینی در محل آسیب، امیدبخش است. احتمال دیگری که در حال بررسی است دور زدن محل SCI با دستگاه‌های رابط مغز و کامپیوتر است. با این حال، این رویکردهای جدید با استفاده معمول بالینی فاصله زیادی دارند.

در تمام مهره داران، قطع نخاع با یک دوره شوک نخاعی همراه است که در طی آن تمام واکنش‌های رفلکس نخاعی به شدت تحت فشار قرار می‌گیرند. متعاقبا، پاسخ‌های رفلکس برمی‌گردند و بیش فعال می‌شوند. طول مدت شوک نخاعی متناسب با درجه انسفالیزاسیون عملکرد حرکتی در گونه‌های مختلف است. در قورباغه‌ها و موش‌ها چند دقیقه طول می‌کشد. در سگ‌ها و گربه‌ها ۱-۲ ساعت طول می‌کشد. در میمون‌ها روزها طول می‌کشد. و در انسان معمولاً حداقل ۲ هفته طول می‌کشد.

توقف بمباران تونیک نورون‌های نخاعی توسط تکانه‌های تحریکی در مسیرهای نزولی (نگاه کنید به زیر) بدون شک در ایجاد شوک نخاعی نقش دارد. علاوه بر این، نورون‌های بازدارنده نخاعی که معمولاً خودشان مهار می‌شوند، ممکن است از این مهار نزولی رها شوند تا مهار شوند. این به نوبه خود نورون‌های حرکتی را مهار می‌کند. بازیابی تحریک پذیری رفلکس ممکن است به دلیل ایجاد حساسیت بیش از حد عصب کشی به واسطه‌های آزاد شده توسط پایانه‌های تحریک کننده ستون فقرات باقی مانده باشد. یکی دیگر از عوامل کمک کننده ممکن است جوانه زدن وثیقه‌ها از نورون‌های موجود، با تشکیل پایانه‌های تحریک کننده اضافی روی نورون‌های بین عصبی و نورون‌های حرکتی باشد.

اولین واکنش رفلکسی که با از بین رفتن شوک نخاعی در انسان ظاهر می‌شود، اغلب انقباض خفیف خم‌کننده‌ها و کشنده‌های پا در پاسخ به یک محرک مضر (یعنی رفلکس ترک) است. در برخی از بیماران، رفلکس تکان دادن زانو ابتدا بهبود می‌یابد. فاصله بین قطع بند ناف و بازگشت فعالیت رفلکس در صورت عدم وجود عارضه حدود ۲ هفته است اما در صورت وجود عوارض بسیار بیشتر است. هنگامی‌که رفلکس‌های نخاعی پس از شوک نخاعی شروع به ظاهر شدن می‌کنند، آستانه آنها به طور پیوسته کاهش می‌یابد.

مدارهای ذاتی نخاع می‌توانند حرکات راه رفتن را در صورت تحریک به روش مناسب حتی پس از قطع نخاع در گربه‌ها و سگ‌ها ایجاد کنند. دو ژنراتور الگوی حرکتی در نخاع وجود دارد: یکی در ناحیه گردن و دیگری در ناحیه کمر. با این حال، این بدان معنا نیست که حیوانات نخاعی یا انسان می‌توانند بدون تحریک راه بروند. ژنراتور الگو باید با تخلیه تونیک یک ناحیه مجزا در مغز میانی، ناحیه حرکتی مزانسفالیک روشن شود و البته این فقط در بیمارانی که قطع نخاع ناقص دارند امکان پذیر است. جالب توجه است که ژنراتورها را می‌توان در حیوانات آزمایشی با تجویز پیش‌ساز نوراپی نفرین L-dopa (لوودوپا) پس از بخش کامل نخاع روشن کرد. پیشرفت‌هایی در آموزش به انسان‌های مبتلا به SCI برای برداشتن چند گام با قرار دادن آنها روی تردمیل با پشتیبانی صورت گرفته است.

اصول کلی سازمان مرکزی راه‌های موتوری

برای حرکت ارادی یک اندام، مغز باید یک حرکت را برنامه ریزی کند، حرکت مناسب را در مفاصل مختلف به طور همزمان ترتیب دهد و با مقایسه برنامه با عملکرد، حرکت را تنظیم کند. سیستم حرکتی “با انجام دادن یاد می‌گیرد” و عملکرد با تکرار بهبود می‌یابد. این شامل پلاستیسیته سیناپسی است. آسیب به قشر مغز قبل یا در حین زایمان یا در طول ۲ تا ۳ سال اول رشد می‌تواند منجر به فلج مغزی شود، اختلالی که بر تون، حرکت و هماهنگی عضلات تأثیر می‌گذارد (باکس بالینی ۱۲-۴).

جعبه بالینی ۱۲-۴

فلج مغزی

فلج مغزی (CP) اصطلاحی است که برای توصیف هر یک از چندین اختلال عصبی غیر پیشرونده که قبل یا در حین زایمان یا در اوایل دوران کودکی رخ می‌دهد استفاده می‌شود. عوامل پیش از تولد، از جمله قرار گرفتن مغز در حال رشد در معرض هیپوکسی، عفونت‌ها یا سموم، ممکن است ۷۰ تا ۸۰ درصد از موارد CP را تشکیل دهند. علائم معمول این اختلال عبارتند از اسپاستیسیتی، آتاکسی، نقص در کنترل حرکتی ظریف و راه رفتن غیرطبیعی (راه رفتن خمیده یا “قیچی شده”). نقایص حسی از جمله از دست دادن بینایی و شنوایی و همچنین مشکلات یادگیری و تشنج اغلب در کودکان مبتلا به CP رخ می‌دهد. در کشورهای توسعه یافته، شیوع CP 2-2.5 مورد در هر ۱۰۰۰ تولد زنده است. با این حال، بروز CP در کودکانی که نارس به دنیا می‌آیند در مقایسه با کودکانی که در ترم متولد می‌شوند بسیار بیشتر است. بر اساس تفاوت در تون استراحت در عضلات و اندام‌های درگیر، CP به گروه‌های مختلف طبقه بندی می‌شود. شایع ترین نوع CP اسپاستیک است که با اسپاستیسیتی،‌هایپررفلکسی، کلونوس و علامت بابینسکی مثبت مشخص می‌شود. اینها همه علائم آسیب به دستگاه قشر نخاعی هستند (به کادر بالینی ۱۲-۵ مراجعه کنید). CP دیسکینتیک با حرکات غیر ارادی غیر طبیعی (کره و آتتوز) مشخص می‌شود و تصور می‌شود که منعکس کننده آسیب به نواحی حرکتی خارج هرمی‌باشد. وجود نشانه‌هایی از هر دو نوع CP غیر معمول نیست. نادرترین نوع CP هیپوتونیک است که با هیپوتونی تنه و اندام، هیپررفلکسی و رفلکس‌های اولیه پایدار تظاهر می‌کند.

نکات برجسته درمانی

هیچ درمانی برای CP وجود ندارد. درمان اغلب شامل فیزیوتراپی و کاردرمانی است. تزریق سم بوتولینوم به عضلات آسیب دیده برای کاهش اسپاستیسیته عضلانی به ویژه در عضله گاستروکنمیوس استفاده شده است. سایر داروهای مورد استفاده برای درمان اسپاستیسیته عضلانی در بیماران مبتلا به CP عبارتند از: دیازپام (یک بنزودیازپین که به گیرنده گاباآ متصل می‌شود)، باکلوفن (آگونیست گیرنده‌های پیش سیناپسی GABAB در نخاع)، و دانترولن (یک شل کننده مستقیم عضلانی). جراحی‌های مختلفی برای درمان CP استفاده شده است، از جمله ریزوتومی‌انتخابی پشتی (برشی از ریشه‌های پشتی) و تنوتومی‌(بریدن تاندون در عضلات گاستروکنمیوس)

شواهد قابل توجهی برای طرح کلی کنترل موتور نشان داده شده در شکل ۱۲-۷ وجود دارد. دستورات برای حرکت داوطلبانه از نواحی ارتباطی قشری منشأ می‌گیرند. حرکات در قشر مغز و همچنین در عقده‌های قاعده ای و قسمت‌های جانبی نیمکره‌های مخچه برنامه ریزی شده است، همانطور که با افزایش فعالیت الکتریکی قبل از حرکت مشخص می‌شود. عقده‌های قاعده ای و مخچه اطلاعات را از طریق تالاموس به قشر پیش حرکتی و حرکتی می‌رسانند. دستورات حرکتی از قشر حرکتی تا حد زیادی از طریق مسیرهای قشر نخاعی به نخاع و دستگاه‌های کورتیکوبولبار مربوطه به نورون‌های حرکتی در ساقه مغز منتقل می‌شوند. با این حال، وثیقه‌های این مسیرها و چند اتصال مستقیم از قشر حرکتی به هسته‌های ساقه مغز ختم می‌شوند که به نورون‌های حرکتی در ساقه مغز و نخاع نیز می‌رسند. این مسیرها همچنین می‌توانند حرکت ارادی را واسطه کنند. حرکت باعث ایجاد تغییراتی در ورودی حسی از حواس خاص و عضلات، تاندون‌ها، مفاصل و پوست می‌شود. این اطلاعات بازخورد، که حرکت را تنظیم و روان می‌کند، مستقیماً به قشر حرکتی و مخچه نخاعی منتقل می‌شود. مخچه نخاعی به نوبه خود به سمت ساقه مغز پیش می‌رود. مسیرهای اصلی ساقه مغز که با وضعیت و هماهنگی بدن مرتبط هستند، مسیرهای روبروسنخاعی، رتیکولوسپینال، تکتو نخاعی و دهلیزی هستند.

شکل ۱۲-۷ کنترل حرکت ارادی. دستورات برای حرکت داوطلبانه از نواحی ارتباطی قشری منشأ می‌گیرند. قشر قشر، عقده‌های قاعده ای و مخچه به طور مشترک برای برنامه ریزی حرکات کار می‌کنند. حرکت اجرا شده توسط قشر از طریق مسیرهای قشر نخاعی و دستگاه‌های کورتیکوبولبار به نورون‌های حرکتی منتقل می‌شود. مخچه بازخوردی را برای تنظیم و حرکت نرم فراهم می‌کند.

قشر حرکتی و حرکت داوطلبانه

قشر موتور اولیه

خواننده می‌تواند به شکل ۸-۸ برای مکان‌های مناطق اصلی قشر درگیر در کنترل حرکت مراجعه کند. قشر حرکتی اولیه (M1) در شکنج پیش مرکزی لوب فرونتال قرار دارد و تا شیار مرکزی گسترش می‌یابد. با استفاده از آزمایش‌های تحریکی در بیمارانی که تحت بی‌حسی موضعی تحت کرانیوتومی‌قرار می‌گیرند، این منطقه برای نشان دادن مکان‌های مختلف بدن در شکنج پیش مرکزی ترسیم شد. شکل ۱۲-۸ موتور همونکول را با پاها در بالای شکنج و صورت در پایین نشان می‌دهد. ناحیه صورت به صورت دو طرفه نشان داده می‌شود، اما بقیه بازنمایی عموماً یک طرفه است، با ناحیه حرکتی قشر مغز ماهیچه‌ها را در طرف مقابل بدن کنترل می‌کند. نمایش قشری هر قسمت از بدن متناسب با مهارتی است که از آن قسمت در حرکات خوب و ارادی استفاده می‌شود. نواحی درگیر در گفتار و حرکات دست به ویژه در قشر بزرگ است. استفاده از حلق، لب‌ها و زبان برای شکل دادن کلمات و از انگشتان دست و شست مخالف برای دستکاری محیط، فعالیت‌هایی هستند که انسان‌ها در آن مهارت ویژه ای دارند.

شکل ۱۲-۸ مونوکلوس حرکتی. شکل، بر روی یک بخش تاجی از شکنج پیش مرکزی، محل نمایش قشر قسمت‌های مختلف را نشان می‌دهد. اندازه قسمت‌های مختلف متناسب با ناحیه قشری است که به آنها اختصاص داده شده است. با شکل ۸-۹ مقایسه کنید که هومونکولوس حسی را نشان می‌دهد. (بازتولید شده با اجازه Penfield W, Rasmussen G: The Ceebral Cortex of Man. Macmillan, 1950.)

تکنیک‌های مدرن تصویربرداری مغز مانند توموگرافی انتشار مثبت (PET) و تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) برای نقشه‌برداری از قشر برای شناسایی نواحی حرکتی استفاده شده‌اند. شکل ۱۲-۹ فعال شدن ناحیه دست قشر حرکتی را در حالی که به طور مکرر توپ را با دست راست یا چپ فشار می‌دهد، نشان می‌دهد.

شکل ۱۲-۹ ناحیه دست در قشر حرکتی که با تصویربرداری رزونانس مغناطیسی عملکردی (fMRI) در یک پسر ۷ ساله نشان داده شده است. تغییرات در شدت سیگنال، که با استفاده از روشی به نام تصویربرداری تشدید مغناطیسی اکوپلانار اندازه گیری می‌شود، ناشی از تغییرات در جریان، حجم و اکسیژن رسانی خون است. به کودک دستور داده شد که به طور مکرر یک توپ فوم لاستیکی را با سرعت دو تا چهار فشار در ثانیه با دست راست یا چپ فشار دهد. تغییرات در فعالیت قشر مغز با توپ در دست راست به رنگ سیاه نشان داده شده است. تغییرات در فعالیت قشر مغز با توپ در دست چپ به رنگ سفید نشان داده شده است. (داده‌های Novotny EJ، و همکاران: تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) در صرع کودکان. Epilepsia 1994; 35 (Supp 8):36.)

سلول‌ها در نواحی حرکتی قشر مغز در یک سازمان ستونی مرتب شده اند. توانایی برانگیختن حرکات گسسته یک عضله با تحریک الکتریکی ستونی در M1 منجر به این دیدگاه شد که این ناحیه مسئول کنترل عضلات فردی است. کار جدیدتر نشان داده است که نورون‌ها در چندین ستون قشر مغز به سمت یک عضله پیش می‌روند. در واقع، بیشتر محرک‌ها بیش از یک عضله را فعال می‌کنند. علاوه بر این، سلول‌های هر ستون ورودی حسی نسبتاً گسترده‌ای را از ناحیه محیطی که در آن حرکت ایجاد می‌کنند، دریافت می‌کنند و مبنایی را برای کنترل بازخورد حرکت فراهم می‌کنند. بخشی از این ورودی ممکن است مستقیم باشد و برخی از قسمت‌های دیگر قشر مغز منتقل شود. دیدگاه فعلی این است که نورون‌های M1 حرکات گروه‌های ماهیچه‌ای را برای کارهای مختلف نشان می‌دهند.

منطقه موتور تکمیلی

ناحیه حرکتی تکمیلی روی و بالای کرانه فوقانی شیار سینگولیت در سمت داخلی نیمکره قرار دارد. به قشر حرکتی اولیه می‌رود و همچنین حاوی نقشه ای از بدن است. اما نسبت به M1 دقت کمتری دارد. ناحیه حرکتی تکمیلی ممکن است در درجه اول در سازماندهی یا برنامه ریزی توالی حرکتی دخالت داشته باشد، در حالی که M1 حرکات را اجرا می‌کند. ضایعات این ناحیه در میمون‌ها باعث ایجاد ناهنجاری در انجام فعالیت‌های پیچیده و مشکل در هماهنگی دو دستی می‌شود.

وقتی سوژه‌های انسانی بدون صحبت کردن برای خودشان حساب می‌کنند، قشر حرکتی ساکت است، اما وقتی اعداد را در حین شمارش با صدای بلند صحبت می‌کنند، جریان خون در M1 و ناحیه حرکتی مکمل افزایش می‌یابد. بنابراین، زمانی که حرکات در حال انجام پیچیده و مستلزم برنامه ریزی هستند، هر دو منطقه درگیر حرکت داوطلبانه هستند.

قشر قبل از حرکت

قشر پیش حرکتی در جلوی شکنج پیش مرکزی، در سطح قشر جانبی و میانی قرار دارد. همچنین حاوی یک نقشه سوماتوپیک است. این ناحیه ورودی را از نواحی حسی قشر جداری دریافت می‌کند و به M1، نخاع و تشکیل مشبک ساقه مغز می‌پردازد. این منطقه ممکن است با تنظیم وضعیت در شروع یک حرکت برنامه ریزی شده و آماده کردن فرد برای حرکت مرتبط باشد. بیشتر در کنترل عضلات پروگزیمال اندام مورد نیاز برای جهت دهی بدن برای حرکت نقش دارد.

قشر جداری خلفی

ناحیه حسی جسمی‌و بخش‌های مربوط به لوب جداری خلفی به قشر پیش حرکتی می‌رود. ضایعات ناحیه حسی جسمی‌باعث نقص در عملکرد حرکتی می‌شود که با ناتوانی در اجرای توالی‌های آموخته شده از حرکات مانند غذا خوردن با چاقو و چنگال مشخص می‌شود. برخی از نورون‌ها به هدف قرار دادن دست‌ها به سمت یک شی و دستکاری آن مربوط می‌شوند، در حالی که سایر نورون‌ها به هماهنگی دست و چشم توجه دارند. همانطور که در زیر توضیح داده شد، نورون‌ها در این قشر جداری خلفی به مسیرهای نزولی درگیر در کنترل حرکت کمک می‌کنند.

پلاستیسیته

یک کشف قابل توجه که توسط PET و fMRI ممکن شد این است که قشر حرکتی همان شکل پذیری را نشان می‌دهد که قبلاً برای قشر حسی در فصل ۸ توضیح داده شد. برای مثال، نواحی انگشت قشر حرکتی طرف مقابل به عنوان الگوی حرکت سریع انگشت بزرگ می‌شوند. با انگشتان یک دست آموخته می‌شود. این تغییر در ۱ هفته و حداکثر در ۴ هفته قابل تشخیص است. زمانی که یادگیری حرکتی این ماهیچه‌ها را درگیر می‌کند، نواحی خروجی قشر به سایر عضلات نیز افزایش می‌یابد. هنگامی‌که یک ضایعه ایسکمیک کانونی کوچک در ناحیه دست قشر حرکتی میمون‌ها ایجاد می‌شود، ناحیه دست ممکن است با بازگشت عملکرد حرکتی، در قسمت مجاور آسیب دیده قشر قشر ظاهر شود. بنابراین، نقشه‌های قشر حرکتی تغییرناپذیر نیستند و با تجربه تغییر می‌کنند.

کنترل عضلات محوری و دیستال

در ساقه مغز و نخاع، مسیرها و نورون‌هایی که مربوط به کنترل ماهیچه‌های اسکلتی تنه (محوری) و بخش‌های پروگزیمال اندام‌ها هستند، به صورت داخلی یا شکمی‌قرار دارند، در حالی که مسیرها و نورون‌هایی که مربوط به کنترل اسکلتی هستند. عضلات در قسمت‌های انتهایی اندام‌ها به صورت جانبی قرار دارند. ماهیچه‌های محوری با تنظیمات وضعیتی و حرکات درشت سروکار دارند، در حالی که عضلات اندام انتهایی، حرکات ظریف و ماهرانه را انجام می‌دهند. بنابراین، برای مثال، نورون‌ها در بخش داخلی شاخ شکمی، عضلات پروگزیمال اندام، به‌ویژه خم‌کننده‌ها را عصب‌بندی می‌کنند، در حالی که نورون‌های شاخ شکمی‌جانبی، عضلات انتهایی اندام را عصب دهی می‌کنند. به طور مشابه، مسیرهای قشر نخاعی شکمی‌و مسیرهای ساقه مغز نزولی داخلی (تکتو نخاعی، شبکه نخاعی و دهلیزی) مربوط به تنظیم عضلات پروگزیمال و وضعیت بدن است، در حالی که مسیرهای قشر نخاعی و روبروسنال جانبی مربوط به ماهیچه‌ها و اندام‌های دیستال هستند. از دستگاه کورتیکو نخاعی جانبی، با حرکات ارادی ماهرانه. از نظر فیلوژنتیکی، مسیرهای جانبی جدیدتر هستند.

دستگاه‌های قشر نخاعی و کورتیکوبولبار

سازمان سوماتوتوپیک که برای قشر حرکتی توضیح داده شد در سراسر مسیرها از قشر به نورون‌های حرکتی ادامه دارد. آکسون‌های نورون‌های قشر حرکتی که به سمت نورون‌های حرکتی نخاعی حرکت می‌کنند، مسیرهای قشر نخاعی را تشکیل می‌دهند، یک بسته بزرگ از حدود ۱ میلیون فیبر. حدود ۸۰ درصد از این الیاف از خط وسط اهرام مدولاری عبور می‌کنند و دستگاه قشر نخاعی جانبی را تشکیل می‌دهند (شکل ۱۲-۱۰). ۲۰ درصد باقیمانده دستگاه قشر نخاعی شکمی‌را تشکیل می‌دهد که تا زمانی که به سطح نخاعی که در آن ختم می‌شود نرسد از خط وسط عبور نمی‌کند. نورون‌های مجرای قشر نخاعی جانبی اتصالات تک سیناپسی را با نورون‌های حرکتی، به ویژه آنهایی که با حرکات ماهرانه مرتبط هستند، ایجاد می‌کنند. بسیاری از نورون‌های دستگاه قشر نخاعی نیز پیش از نورون‌های حرکتی بر روی نورون‌های داخلی نخاعی سیناپس می‌شوند. این مسیر غیرمستقیم در هماهنگی گروه‌های ماهیچه ای مهم است.

شکل ۱۲-۱۰ مسیرهای قشر نخاعی. این مسیر از شکنج پیش مرکزی منشا گرفته و از کپسول داخلی عبور می‌کند. بیشتر الیاف در اهرام جدا می‌شوند و در ماده سفید جانبی نخاع فرود می‌آیند تا تقسیم جانبی دستگاه را تشکیل دهند که می‌تواند اتصالات مونوسیناپسی را با نورون‌های حرکتی نخاعی ایجاد کند. بخش شکمی‌دستگاه تا رسیدن به نخاع، جایی که آکسون‌ها به نورون‌های بین‌المللی نخاعی پیش از نورون‌های حرکتی ختم می‌شوند، بدون تلاقی باقی می‌ماند.

مسیر از قشر به نخاع از طریق تاج رادیاتا به اندام خلفی کپسول داخلی می‌گذرد. در داخل مغز میانی، آن‌ها از ساقه مغزی و حفره‌های قاعده‌ای عبور می‌کنند تا زمانی که در مسیر خود به سمت نخاع به اهرام مدولاری برسند.

دستگاه کورتیکوبولبار از فیبرهایی تشکیل شده است که از قشر حرکتی به نورون‌های حرکتی در هسته‌های سه قلو، صورت و هیپوگلاس می‌گذرد. نورون‌های کورتیکوبولبار یا مستقیماً به هسته‌های عصب جمجمه ای یا به نورون‌های داخلی قبلی خود در ساقه مغز ختم می‌شوند. آکسون‌های آن‌ها از جنس کپسول داخلی، دمگل مغزی (نرون‌های دستگاه داخلی به قشر نخاعی) عبور می‌کنند تا همراه با رشته‌های دستگاه قشر نخاعی در پونز و مدولا پایین بیایند.

سیستم حرکتی را می‌توان به نورون‌های حرکتی تحتانی و فوقانی تقسیم کرد. نورون‌های حرکتی تحتانی به نورون‌های حرکتی نخاعی و جمجمه ای اشاره دارند که مستقیماً عضلات اسکلتی را عصب دهی می‌کنند. نورون‌های حرکتی بالایی آنهایی هستند که در قشر و ساقه مغز قرار دارند که نورون‌های حرکتی تحتانی را فعال می‌کنند. پاسخ‌های پاتوفیزیولوژیک به آسیب به نورون‌های حرکتی تحتانی و فوقانی بسیار متمایز است (به کادر بالینی ۱۲-۵ مراجعه کنید).

جعبه بالینی ۱۲-۵

آسیب نورون موتور پایین در مقابل بالا

نورون‌های حرکتی تحتانی آنهایی هستند که آکسون آنها به ماهیچه‌های اسکلتی ختم می‌شود. آسیب به این نورون‌ها با فلج شل، آتروفی عضلانی، فاسیکولاسیون (انقباضات عضلانی قابل مشاهده که به صورت سوسو زدن زیر پوست ظاهر می‌شود)، هیپوتونی (کاهش تون عضلانی) و هیپورفلکسی یا آرفلکسی همراه است. نمونه ای از بیماری که منجر به آسیب نورون حرکتی پایین تر می‌شود، اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (ALS) است. “آمیوتروفیک” به معنای “عدم تغذیه عضلانی” است و آتروفی را توصیف می‌کند که عضلات به دلیل استفاده نکردن دچار آن می‌شوند. “اسکلروز” به سختی اطلاق می‌شود که وقتی پاتولوژیست نخاع را در کالبد شکافی بررسی می‌کند. سختی به دلیل تکثیر آستروسیت‌ها و زخم شدن ستون‌های جانبی نخاع است. ALS یک انحطاط انتخابی و پیشرونده نورون‌های α حرکتی است. این بیماری کشنده به یاد یک بازیکن مشهور بیسبال آمریکایی که بر اثر بیماری ALS درگذشت، به بیماری لو گریگ نیز معروف است. بروز سالانه ALS در سراسر جهان ۰.۵-۳ مورد در هر ۱۰۰۰۰۰ نفر تخمین زده شده است. این بیماری مرزهای نژادی، اجتماعی-اقتصادی یا قومیتی ندارد. امید به زندگی بیماران ALS معمولاً ۳ تا ۵ سال پس از تشخیص است. ALS بیشتر در میانسالی تشخیص داده می‌شود و مردان را بیشتر از زنان مبتلا می‌کند. اغلب موارد ALS منشأ پراکنده دارند. اما ۵ تا ۱۰ درصد موارد دارای پیوند خانوادگی هستند. علل احتمالی عبارتند از ویروس‌ها، نوروتوکسین‌ها، فلزات سنگین، نقص‌های DNA (به‌ویژه در ALS خانوادگی)، ناهنجاری‌های سیستم ایمنی، و ناهنجاری‌های آنزیمی. حدود ۴۰ درصد از موارد خانوادگی دارای جهش در ژن سوپراکسید دیسموتاز مس/رو (SOD-1) در کروموزوم ۲۱ هستند. SOD یک پاک کننده رادیکال‌های آزاد است که استرس اکسیداتیو را کاهش می‌دهد. یک ژن معیوب SOD-1 به رادیکال‌های آزاد اجازه می‌دهد تا نورون‌ها را جمع کنند و از بین ببرند. برخی شواهد نشان می‌دهد که افزایش تحریک پذیری هسته‌های عمیق مخچه به دلیل مهار کانال‌های پتاسیم فعال شده با کلسیم با رسانایی کوچک (SK) به ایجاد آتاکسی مخچه کمک می‌کند.

نورون‌های حرکتی فوقانی معمولاً به نورون‌های دستگاه قشر نخاعی اشاره دارند که نورون‌های حرکتی نخاعی را عصب‌بندی می‌کنند، اما می‌توانند شامل نورون‌های ساقه مغز نیز باشند که نورون‌های حرکتی نخاعی را کنترل می‌کنند. آسیب به این نورون‌ها در ابتدا باعث ضعیف شدن و شل شدن ماهیچه‌ها می‌شود اما در نهایت منجر به اسپاستیسیتی، هیپرتونی (افزایش مقاومت در برابر حرکت غیرفعال)، رفلکس‌های کششی بیش فعال و رفلکس غیر طبیعی اکستانسور کف پا (علامت بابینسکی مثبت) می‌شود. علامت بابینسکی خم شدن انگشت شست پا و فن کردن انگشتان دیگر در هنگام خراشیدگی قسمت جانبی کف پا است. در بزرگسالان، پاسخ طبیعی به این تحریک، خم شدن کف پا در تمام انگشتان پا است. اعتقاد بر این است که علامت بابینسکی یک رفلکس خروج فلکسور است که معمولاً توسط سیستم جانبی قشر نخاعی کنترل می‌شود. در محلی سازی فرآیندهای بیماری ارزش دارد، اما اهمیت فیزیولوژیکی آن ناشناخته است. با این حال، در نوزادانی که مسیرهای قشر نخاعی آنها به خوبی رشد نکرده است، دورسی فلکشن انگشت شست پا و پنکه شدن انگشتان دیگر پاسخ طبیعی به محرک‌هایی است که در کف پا اعمال می‌شود.

نکات برجسته درمانی

یکی از معدود داروهایی که نشان داده شده است که پیشرفت ALS را به طور متوسط کاهش می‌دهد، ریلوزول است، دارویی که کانال‌های SK را باز می‌کند. اسپاستیسیته مرتبط با بیماری نورون حرکتی را می‌توان با شل کننده عضلانی باکلوفن (مشتق شده از GABA) کاهش داد. در برخی موارد انفوزیون ساب آراکنوئید باکلوفن از طریق پمپ کمری کاشته شده انجام می‌شود. اسپاستیسیتی را می‌توان با تیزانیدین، یک آگونیست گیرنده α۲-آدرنرژیک با اثر مرکزی نیز درمان کرد. تصور می‌شود که اثربخشی آن به دلیل افزایش مهار پیش‌سیناپسی نورون‌های حرکتی ستون فقرات باشد. سم بوتولینوم نیز برای درمان اسپاستیسیتی تایید شده است. این سم با اتصال به گیرنده‌های پایانه‌های عصبی کولینرژیک برای کاهش آزادسازی استیل کولین عمل می‌کند و باعث مسدود شدن عصبی عضلانی می‌شود.

منشأ دستگاه‌های قشر نخاعی و قشر مغزی

نورون‌های دستگاه قشر نخاعی و کورتیکوبولبار هرمی‌شکل هستند و در لایه V قشر مغز قرار دارند (به فصل ۱۴ مراجعه کنید). نواحی قشر مغزی که این مسیرهای از آن منشا می‌گیرند بر اساس تحریک الکتریکی که حرکت گسسته سریع ایجاد می‌کند، شناسایی شدند. حدود ۳۱ درصد از نورون‌های دستگاه قشر نخاعی از قشر حرکتی اولیه هستند. قشر پیش حرکتی و قشر حرکتی تکمیلی ۲۹ درصد از نورون‌های دستگاه قشر نخاعی را تشکیل می‌دهند. ۴۰ درصد دیگر نورون‌های دستگاه قشر نخاعی از لوب جداری و ناحیه حسی جسمی‌اولیه در شکنج پس مرکزی منشا می‌گیرند.

نقش در حرکت

سیستم قشر نخاعی و کورتیکوبولبار مسیر اصلی برای شروع حرکت ارادی ماهر است. این بدان معنا نیست که حرکت – حتی حرکت ماهرانه – بدون آن غیرممکن است. مهره داران غیر پستانداران اساساً هیچ سیستم قشر نخاعی و کورتیکوبولباری ندارند، اما با چابکی زیادی حرکت می‌کنند. گربه‌ها و سگ‌ها پس از نابودی کامل این سیستم می‌ایستند، راه می‌روند و می‌دوند. فقط در پستانداران کسری نسبتا مشخص ایجاد می‌شود.

برش دقیق اهرام که باعث تخریب بسیار انتخابی دستگاه کورتیکو نخاعی جانبی در پستانداران آزمایشگاهی می‌شود، باعث از دست دادن سریع و پایدار توانایی گرفتن اجسام کوچک بین دو انگشت و انجام حرکات مجزای مچ دست می‌شود. با این حال، حیوان هنوز هم می‌تواند از دست به شکلی ناخوشایند استفاده کند و می‌تواند بایستد و راه برود. این نقایص با از دست دادن کنترل عضله دیستال اندام‌ها که مربوط به حرکات با مهارت است، سازگار است. از سوی دیگر، ضایعات مجرای قشر نخاعی شکمی‌باعث ایجاد نقص در عضلات محوری می‌شود که باعث ایجاد مشکل در تعادل، راه رفتن و بالا رفتن می‌شود.

مسیرهای ساقه مغز درگیر در وضعیت و حرکات داوطلبانه

همانطور که در بالا ذکر شد، نورون‌های حرکتی ستون فقرات به‌گونه‌ای سازمان‌دهی شده‌اند که آن‌هایی که عصب‌دهنده‌ترین عضلات پروگزیمال هستند، بیشتر در قسمت داخلی قرار دارند و آن‌هایی که عضلات دیستال‌تر را عصب‌دهی می‌کنند، بیشتر در طرفین قرار دارند. این سازمان همچنین در مسیرهای نزولی ساقه مغز منعکس می‌شود (شکل ۱۲-۱۱).

شکل ۱۲-۱۱ مسیرهای نزولی ساقه مغز میانی و جانبی درگیر در کنترل حرکتی. الف) مسیرهای داخلی (شبکه نخاعی، دهلیزی و نخاعی) به ناحیه شکمی‌ماده خاکستری ستون فقرات ختم می‌شود و عضلات محوری و پروگزیمال را کنترل می‌کند. ب) مسیر جانبی (rubrospinal) به ناحیه پشتی جانبی ماده خاکستری ستون فقرات ختم می‌شود و عضلات دیستال را کنترل می‌کند. (از Kandel ER، Schwartz JH، Jessell TM [ویراستاران]: Principles of Neural Science، ویرایش چهارم McGraw-Hill، ۲۰۰۰.)

مسیرهای ساقه مغز میانی

مسیرهای ساقه مغز میانی، که در هماهنگی با دستگاه قشر نخاعی شکمی‌کار می‌کنند، مسیرهای شبکه ای نخاعی پونتین و مدولاری، دهلیزی نخاعی و تکتو نخاعی هستند. این مسیرها در ستون‌های شکمی‌همان طرف نخاع فرود می‌آیند و عمدتاً به نورون‌های بین‌اعصاب و نورون‌های بلند عمقی نخاعی در قسمت شکمی‌میانی شاخ شکمی‌ختم می‌شوند تا عضلات محوری و پروگزیمال را کنترل کنند. چند نورون مسیر داخلی مستقیماً روی نورون‌های حرکتی کنترل کننده عضلات محوری سیناپس می‌شوند.

مسیرهای دهلیزی نخاعی داخلی و جانبی در عملکرد دهلیزی نقش دارند و به طور خلاصه در فصل ۱۰ توضیح داده شده است. مسیر داخلی از هسته‌های دهلیزی میانی و تحتانی سرچشمه می‌گیرد و به صورت دوطرفه به نورون‌های حرکتی نخاع گردنی که ماهیچه‌های گردن را کنترل می‌کنند، پیش می‌رود. مسیر جانبی از هسته‌های دهلیزی جانبی منشا می‌گیرد و به صورت همان طرف به نورون‌ها در تمام سطوح ستون فقرات می‌رسد. این نورون‌های حرکتی را به عضلات ضد جاذبه (به عنوان مثال، بازکننده اندام‌های پروگزیمال) برای کنترل وضعیت و تعادل فعال می‌کند.

مسیرهای شبکه‌ای نخاعی پونتین و مدولاری به تمام سطوح نخاعی پیش می‌روند. آنها در حفظ وضعیت بدن و تعدیل تون عضلانی، به ویژه از طریق ورودی به نورون‌های γ-موتور نقش دارند. نورون‌های شبکه‌ای نخاعی پونتین عمدتاً تحریک‌کننده هستند و نورون‌های شبکه‌ای نخاعی مدولاری عمدتاً مهارکننده هستند.

مسیر تکتو نخاعی از کولیکولوس فوقانی مغز میانی منشا می‌گیرد. برای کنترل حرکات سر و چشم به طناب نخاعی گردنی مقابل می‌رود.

مسیر ساقه مغز جانبی

کنترل اصلی عضلات دیستال از دستگاه کورتیکو نخاعی جانبی ناشی می‌شود، اما نورون‌های درون هسته قرمز مغز میانی از خط وسط عبور کرده و به سمت نورون‌های درونی در قسمت پشتی جانبی شاخ شکمی‌نخاعی حرکت می‌کنند تا بر نورون‌های حرکتی که ماهیچه‌های انتهایی اندام را کنترل می‌کنند نیز تأثیر بگذارند. این دستگاه روبروسنخاعی نورون‌های حرکتی فلکسور را تحریک می‌کند و نورون‌های حرکتی اکستانسور را مهار می‌کند. این مسیر در انسان خیلی برجسته نیست، اما ممکن است در وضعیت معمولی سفتی تزئینی نقش داشته باشد (به زیر مراجعه کنید).

سیستم‌های تنظیم کننده وضعیت بدن

در حیوان دست نخورده، پاسخ‌های حرکتی فردی در الگوی کل فعالیت حرکتی غوطه ور می‌شوند. هنگامی‌که محور عصبی قطع می‌شود، فعالیت‌های ادغام شده در زیر بخش از کنترل مراکز بالاتر مغز بریده می‌شوند یا آزاد می‌شوند و اغلب به نظر می‌رسند که برجسته می‌شوند. انتشار این نوع، که از دیرباز یک اصل اساسی در نورولوژی است، ممکن است در برخی شرایط به دلیل حذف یک کنترل بازدارنده توسط مراکز عصبی بالاتر باشد. علت مهم‌تر بیش فعالی ظاهری، از دست دادن تمایز واکنش است به طوری که دیگر در الگوی گسترده‌تر فعالیت حرکتی قرار نمی‌گیرد. تحقیقات با استفاده از مدل‌های حیوانی به اطلاعاتی در مورد نقش مکانیسم‌های قشر مغز و ساقه مغز در کنترل حرکات و وضعیت بدنی ارادی منجر شده است. نقایص در کنترل حرکتی که پس از ضایعات مختلف مشاهده می‌شود، شبیه ضایعات مشاهده شده در انسان‌ها با آسیب در همان ساختارها است.

DECEBRATION

قطع کامل ساقه مغز بین کولیکول‌های فوقانی و تحتانی به مسیرهای ساقه مغز اجازه می‌دهد تا مستقل از ورودی آنها از ساختارهای بالاتر مغز عمل کنند. این ضایعه در شکل ۱۲-۱۲ با خط بریده شده A نشان داده شده است. مسیرهای تحریکی و مهاری شبکه نخاعی (عمدتاً به عضلات بازکننده وضعیتی) دست نخورده باقی می‌مانند. غلبه درایو از مسیرهای حسی صعودی به مسیر تحریکی رتیکولو نخاعی منجر به بیش فعالی در عضلات بازکننده در هر چهار اندام می‌شود که به آن سفتی decerebrate می‌گویند. این شبیه چیزی است که پس از فتق انکال ناشی از یک ضایعه فوق تنتوریال ایجاد می‌شود. فتق آنکال می‌تواند در بیماران مبتلا به تومورهای بزرگ یا خونریزی در نیمکره مغز رخ دهد. شکل ۱۲-۱۳A وضعیت معمول چنین بیمار را نشان می‌دهد. جعبه بالینی ۱۲-۶ عوارض مربوط به فتق ناقص را شرح می‌دهد.

جعبه بالینی ۱۲-۶

فتق آنکال

ضایعات فضایی ناشی از تومورهای بزرگ، خونریزی‌ها، سکته‌ها، یا آبسه‌ها در نیمکره مغزی می‌توانند بر روی لبه تنتوریوم مخچه رانده شوند و عصب جمجمه ای همان طرف را فشرده کنند (فتق ناقص). قبل از فتق، این بیماران کاهش سطح هوشیاری، بی حالی، مردمک‌های کم واکنش، انحراف چشم به حالت “پایین و بیرون”، رفلکس‌های بیش فعال و علامت بابینسکی دو طرفه (به دلیل فشرده شدن دستگاه قشر نخاعی همان طرف) را تجربه می‌کنند. پس از فتق مغزی، بیماران دچار دسربره و کما، مردمک‌های ثابت و گشاد شده و حرکات چشم وجود ندارد. هنگامی‌که آسیب به مغز میانی گسترش می‌یابد، یک الگوی تنفسی Cheyne-Stokes ایجاد می‌شود که با الگوی اپیلاسیون و کاهش عمق تنفس همراه با دوره‌های درونی آپنه مشخص می‌شود. در نهایت، عملکرد مدولاری از بین می‌رود، تنفس متوقف می‌شود و بهبودی بعید است. توده‌های نیمکره نزدیک به خط وسط تشکیل شبکه تالاموس را فشرده می‌کنند و می‌توانند قبل از ایجاد یافته‌های چشمی‌باعث کما شوند (فتق مرکزی). با بزرگ شدن توده، عملکرد مغز میانی تحت تأثیر قرار می‌گیرد، مردمک‌ها گشاد می‌شوند و وضعیت نامناسبی ایجاد می‌شود. با فتق پیشرونده، عملکرد تنفسی دهلیزی پونتین و سپس مدولاری از بین می‌رود.

شکل ۱۲-۱۲ یک طرح مداری نشان دهنده ضایعات ایجاد شده در حیوانات آزمایشگاهی برای تکرار نقص‌های decerebrate و decorticate که در انسان مشاهده می‌شود. برش‌های دو طرفه با خطوط بریده A، B، C و D نشان داده می‌شوند. دسربراسیون در سطح میانی کولیکولار (A)، دکورتیکاسیون منقاری به کولیکول فوقانی، ریشه‌های پشتی برش برای یک اندام (B) و برداشتن لوب قدامی‌است. مخچه (C). هدف شناسایی لایه‌های آناتومیک مسئول سفتی/استقرار دسربره یا دکورتیکه بود که در انسان‌های مبتلا به ضایعاتی دیده می‌شود که یا جلوی مغز را از ساقه مغز جدا می‌کنند یا منقاری را از ساقه مغز و نخاع دمی‌جدا می‌کنند. (تکثیر شده با اجازه Haines DE [ویرایشگر]: علوم اعصاب بنیادی برای کاربردهای اساسی و بالینی، ویرایش سوم الزویر، ۲۰۰۶.)

شکل ۱۲-۱۳ وضعیت‌های بدن را دسربره و دکورتیکه. الف) آسیب به مغز میانی تحتانی و ران فوقانی باعث ایجاد وضعیت نامناسب می‌شود که در آن اندام تحتانی با انگشتان پا به سمت داخل کشیده شده و اندام فوقانی با انگشتان خم شده و ساعد به صورت پرونیت کشیده می‌شوند. گردن و سر کشیده شده اند. ب) آسیب به مغز میانی فوقانی ممکن است باعث ایجاد حالت دکورتیک شود که در آن اندام‌های فوقانی خم شده اند، اندام تحتانی با انگشتان پا کمی‌به سمت داخل کشیده می‌شوند و سر کشیده می‌شود. (اصلاح شده از Kandel ER، Schwartz JH، Jessell TM [ویراستاران]: Principles of Neural Science، ویرایش چهارم McGraw-Hill، ۲۰۰۰.)

در گربه‌های دسربرات میانی کولیکولار، برش ریشه‌های پشتی به اندام (خط بریده شده با علامت B در شکل ۱۲-۱۲) بلافاصله بیش فعالی عضلات بازکننده را از بین می‌برد. این نشان می‌دهد که سفتی decerebrate به دلیل تسهیل رفلکس کشش میوتاتیک اسپاستیسیته است. یعنی ورودی تحریکی از مسیر شبکه نخاعی نورون‌های γ-موتور را فعال می‌کند که به طور غیرمستقیم نورون‌های α-موتور را فعال می‌کند (از طریق فعالیت آوران دوک Ia). به این حلقه گاما می‌گویند.

محل دقیق منشاء در قشر مغز فیبرهایی که رفلکس‌های کششی را مهار می‌کنند ناشناخته است. تحت شرایط خاص، تحریک لبه قدامی‌شکنج پیش مرکزی می‌تواند باعث مهار رفلکس‌های کششی و حرکات برانگیخته قشر مغز شود. این منطقه که به عقده‌های قاعده ای نیز کشیده می‌شود، نوار سرکوبگر نامیده شده است.

همچنین شواهدی وجود دارد که سفتی کاهش یافته منجر به فعال شدن مستقیم نورون‌های α-موتور می‌شود. اگر لوب قدامی‌مخچه در یک حیوان دسربره برداشته شود (خط چین با برچسب C در شکل ۱۲-۱۲)، بیش فعالی عضله اکستانسور اغراق آمیز است (سفتی دسربلات). این برش مهار کورتیکال هسته فاستژیال مخچه را از بین می‌برد و ثانویه تحریک به هسته‌های دهلیزی را افزایش می‌دهد. بخش ریشه پشتی بعدی سفتی را معکوس نمی‌کند، بنابراین به دلیل فعال شدن نورون‌های α-موتور مستقل از حلقه گاما بود.

دکورتیکه

برداشتن قشر مغز (تقاطع، خط بریده شده با برچسب D در شکل ۱۲-۱۲) سفتی دکورتکس ایجاد می‌کند که با خم شدن اندام‌های فوقانی در آرنج و بیش فعالی اکستانسور در اندام تحتانی مشخص می‌شود (شکل ۱۲-۱۳B). خم شدن را می‌توان با تحریک روبروسنخاعی عضلات فلکسور در اندام فوقانی توضیح داد. اکستنشن اندام تحتانی به دلیل همان تغییراتی است که پس از دسربراسیون میانی کولیکولار رخ می‌دهد.

سفتی تزئینی در سمت همی‌پلژیک پس از خونریزی یا ترومبوز در کپسول داخلی دیده می‌شود. احتمالاً به دلیل آناتومی‌آنها، شریان‌های کوچک در کپسول داخلی به ویژه مستعد پارگی یا انسداد ترومبوتیک هستند، بنابراین این نوع سفتی تزئینی نسبتاً رایج است. شصت درصد خونریزی‌های داخل مغزی در کپسول داخلی رخ می‌دهد، در مقابل ۱۰ درصد در قشر مغز، ۱۰ درصد در پونز، ۱۰ درصد در تالاموس و ۱۰ درصد در مخچه رخ می‌دهد.

گانگلیای قاعده‌ای

سازمان گانگلیای قاعده‌ای

اصطلاح عقده‌های قاعده‌ای‌ (یا هسته‌های قاعده‌ای) به پنج ساختار تعاملی در هر طرف مغز به کار می‌رود (شکل ۱۲-۱۴). اینها هسته دمی، پوتامن و گلوبوس پالیدوس (سه توده هسته ای بزرگ زیر گوشته قشری)، هسته زیر تالاموس و ماده سیاه هستند. هسته دمی و پوتامن مجموعاً مخطط را تشکیل می‌دهند. پوتامن و گلوبوس پالیدوس در مجموع هسته عدسی را تشکیل می‌دهند.

شکل ۱۲-۱۴ عقده‌های قاعده ای. عقده‌های قاعده ای از هسته دمی، پوتامن، و گلوبوس پالیدوس و هسته زیر تالاموس و ماده سیاه از نظر عملکردی تشکیل شده اند. بخش فرونتال (کرونال) موقعیت گانگلیون‌های قاعده را در رابطه با ساختارهای اطراف نشان می‌دهد.

گلوبوس پالیدوس به بخش‌های خارجی و داخلی (GPe و GPi) تقسیم می‌شود. هر دو ناحیه حاوی نورون‌های GABAergic مهاری هستند. ماده سیاه به یک pars compacta که از دوپامین به عنوان یک انتقال دهنده عصبی استفاده می‌کند و یک pars reticulata که از GABA به عنوان یک انتقال دهنده عصبی استفاده می‌کند، تقسیم می‌شود. حداقل چهار نوع عصبی در جسم مخطط وجود دارد. حدود ۹۵ درصد از نورون‌های جسم مخطط نورون‌های خاردار متوسطی هستند که از GABA به عنوان یک انتقال دهنده عصبی استفاده می‌کنند. نورون‌های جسم مخطط باقی‌مانده، همگی اینترنورون‌های آسپینی هستند که از نظر اندازه و انتقال‌دهنده‌های عصبی متفاوت هستند: بزرگ (استیل کولین)، متوسط (سوماتوستاتین) و کوچک (GABA).

شکل ۱۲-۱۵ اتصالات اصلی به و از و درون عقده‌های قاعده همراه با انتقال دهنده‌های عصبی در این مسیرها را نشان می‌دهد. دو ورودی اصلی به عقده‌های قاعده وجود دارد. آنها هر دو تحریک کننده هستند (گلوتامات)، و هر دو به مخطط ختم می‌شوند. آنها از ناحیه وسیعی از قشر مغز (مسیر کورتیکوستریات) و از هسته‌های داخل لایه ای تالاموس (مسیر تالاموستریاتال) هستند. دو خروجی اصلی عقده‌های قاعده از GPi و ماده سیاه پارس رتیکولاتا هستند. هر دو مهار کننده هستند (GABAergic) و هر دو به تالاموس برمی‌خیزند. از تالاموس، یک برآمدگی تحریکی (احتمالاً گلوتامات) به قشر جلوی پیشانی و پیش حرکتی وجود دارد. این یک حلقه کامل گانگلیون قشر-قاعده-تالاموس-قشری کامل می‌کند.

شکل ۱۲-۱۵ نمایش نموداری ارتباطات اصلی عقده‌های قاعده. خطوط توپر مسیرهای تحریکی را نشان می‌دهند و خطوط بریده مسیرهای بازدارنده را نشان می‌دهند. فرستنده‌ها در مسیرهایی که شناخته شده اند نشان داده شده اند. DA، دوپامین؛ گلو، گلوتامات. استیل کولین فرستنده ای است که توسط نورون‌های داخلی مخطط تولید می‌شود. ES، بخش خارجی؛ IS، بخش داخلی؛ PPN، هسته پدانکولوپونتین. SNPC، substantia nigra، pars compacta; SNPR، ماده سیاه، pars reticulata. هسته ساب تالاموس نیز به سمت pars compacta جسم سیاه پیش می‌رود. این مسیر برای وضوح حذف شده است.

اتصالات درون عقده‌های قاعده شامل یک برآمدگی دوپامینرژیک سیاه استریاتال از جسم سیاه پارس فشرده به جسم مخطط و یک برآمدگی GABAergic از جسم مخطط به ماده سیاه پارس مشبک است. یک طرح مهاری از جسم مخطط به GPe و GPi وجود دارد. هسته ساب تالاموس یک ورودی بازدارنده از GPe دریافت می‌کند و به نوبه خود هسته زیر تالاموس دارای یک برآمدگی تحریکی (گلوتامات) به GPe و GPi است.

عملکرد

نورون‌ها در عقده‌های قاعده‌ای، مانند نورون‌هایی که در قسمت‌های جانبی نیمکره‌های مخچه هستند، قبل از شروع حرکات ترشح می‌شوند. این مشاهدات، به علاوه تجزیه و تحلیل دقیق از اثرات بیماری‌های گانگلیون قاعده ای در انسان و اثرات داروهایی که نورون‌های دوپامینرژیک در حیوانات را از بین می‌برند، به این ایده منجر شده است که عقده‌های قاعده در برنامه ریزی و برنامه ریزی حرکت یا بیشتر نقش دارند. به طور گسترده، در فرآیندهایی که توسط آن یک فکر انتزاعی به کنش ارادی تبدیل می‌شود (شکل ۱۲-۷). آنها از طریق تالاموس بر قشر حرکتی تأثیر می‌گذارند و مسیرهای قشر نخاعی آخرین مسیر مشترک را برای نورون‌های حرکتی فراهم می‌کنند. علاوه بر این، GPi به هسته‌های ساقه مغز و از آنجا به نورون‌های حرکتی در ساقه مغز و نخاع می‌پردازد. عقده‌های قاعده ای، به ویژه هسته‌های دمی، نیز در برخی از فرآیندهای شناختی نقش دارند. احتمالاً به دلیل اتصالات متقابل این هسته با بخش‌های پیشانی نئوکورتکس، ضایعات هسته‌های دمی‌عملکرد در آزمایش‌های مربوط به معکوس شدن جسم و تناوب تاخیری را مختل می‌کنند. بعلاوه، ضایعات سر هسته دمی‌سمت چپ، اما نه هسته دمی‌راست و ماده سفید مجاور در انسان، با شکل دیزارتریک آفازی که شبیه آفازی Wernicke است، همراه است (به فصل ۱۵ مراجعه کنید).

بیماری‌های گانگلیای قاعده‌ای در انسان

سه مسیر بیوشیمیایی متمایز در عقده‌های قاعده ای به طور معمول به صورت متعادل عمل می‌کنند: (۱) سیستم دوپامینرژیک سیاه پوست، (۲) سیستم کولینرژیک داخل استریاتال و (۳) سیستم GABAergic که از جسم مخطط به سمت گلوبوس پالیدوس و ماده پیش می‌رود. سیاه پوست هنگامی‌که یک یا چند مورد از این مسیرها ناکارآمد می‌شود، ناهنجاری‌های حرکتی مشخصه رخ می‌دهد. بیماری‌های عقده‌های قاعده ای منجر به دو نوع اختلال کلی می‌شود:‌هایپرکینتیک و هیپوکینتیک. شرایط هیپرکینتیک شرایطی است که در آن حرکت بیش از حد و غیر طبیعی است، از جمله کوریا، آتتوز و بالستیک. ناهنجاری‌های هیپوکینتیک شامل آکینزی و برادی کینزی است.

Chorea با حرکات “رقص” سریع و غیرارادی مشخص می‌شود. آتتوز با حرکات پیوسته و آهسته انقباض مشخص می‌شود. حرکات کوریفورم و آتتوتیک به شروع حرکات ارادی تشبیه شده اند که به صورت غیرارادی و بی نظم اتفاق می‌افتد. در بالیسم، لرزیدن غیرارادی، حرکات شدید و خشن رخ می‌دهد. آکینزی مشکل در شروع حرکت و کاهش حرکت خود به خودی است. برادی‌کینزی کندی حرکت است.

علاوه بر بیماری پارکینسون، که در زیر توضیح داده شده است، چندین اختلال دیگر نیز وجود دارد که شامل نقص در گانگلیون‌های قاعده است. تعدادی از این موارد در باکس بالینی ۱۲-۷ توضیح داده شده است. بیماری‌هانتینگتون یکی از تعداد فزاینده بیماری‌های ژنتیکی انسان است که سیستم عصبی را تحت تأثیر قرار می‌دهد که با گسترش تکراری سه نوکلئوتیدی مشخص می‌شود. بیشتر این موارد شامل تکرارهای سیتوزین-آدنین-گوانین (CAG) است (جدول ۱۲-۱)، اما یکی شامل تکرارهای CGG و دیگری شامل تکرارهای CTG است (T به تیمین اشاره دارد). همه اینها در اگزون هستند. با این حال، تکرار GAA در یک اینترون با آتاکسی فریدریش همراه است. همچنین شواهد اولیه ای وجود دارد که نشان می‌دهد افزایش تعداد تکرار ۱۲ نوکلئوتیدی با شکل نادری از صرع مرتبط است.

جدول ۱۲-۱. نمونه‌هایی از بیماری‌های تکراری تری نوکلئوتیدی.

جعبه بالینی ۱۲-۷

بیماری‌های گانگلیون قاعده‌ای

آسیب قابل تشخیص اولیه در بیماری‌هانتینگتون به نورون‌های خاردار متوسط در جسم مخطط است. این از دست دادن این مسیر GABAergic به بخش خارجی گلوبوس پالیدوس، مهار را آزاد می‌کند و اجازه می‌دهد تا ویژگی‌های هیپرکینتیک بیماری ایجاد شود. علامت اولیه یک مسیر پرشتاب دست هنگام رسیدن به لمس نقطه ای است، به خصوص در انتهای دست. بعداً حرکات کوریفرم‌هایپرکینتیک ظاهر می‌شود و به تدریج افزایش می‌یابد تا زمانی که بیمار را ناتوان می‌کند. گفتار نامفهوم و نامفهوم می‌شود و به دنبال آن زوال عقل پیشرونده، معمولاً طی ۱۰ تا ۱۵ سال پس از شروع علائم، مرگ را به دنبال دارد. بیماری‌هانتینگتون از هر ۱۰۰۰۰۰ نفر در سراسر جهان ۵ نفر را مبتلا می‌کند. این به عنوان یک اختلال اتوزومال غالب به ارث می‌رسد و شروع آن معمولاً بین ۳۰ تا ۵۰ سالگی است. ژن غیر طبیعی مسئول این بیماری در نزدیکی انتهای بازوی کوتاه کروموزوم ۴ قرار دارد. معمولاً حاوی ۱۱-۳۴ سیتوزین است. آدنین-گوانین (CAG) تکرار می‌شود و هر کدام برای گلوتامین کد می‌کنند. در بیماران مبتلا به بیماری‌هانتینگتون، این تعداد به ۴۲ تا ۸۶ نسخه یا بیشتر افزایش می‌یابد و هر چه تعداد تکرارها بیشتر باشد، سن شروع زودتر و پیشرفت بیماری سریعتر می‌شود. کد ژن‌هانتینگتین، پروتئینی با عملکرد ناشناخته است. توده‌های پروتئینی با محلول ضعیف، که سمی‌هستند، در هسته‌های سلولی و جاهای دیگر تشکیل می‌شوند. با این حال، همبستگی بین تجمعات و علائم کمتر از حد کامل است. به نظر می‌رسد که از دست دادن عملکرد‌هانتینگتین رخ می‌دهد که متناسب با اندازه درج CAG است. در مدل‌های حیوانی این بیماری، پیوند داخل مخطط بافت مخطط جنین عملکرد شناختی را بهبود می‌بخشد. علاوه بر این، فعالیت کاسپاز-۱ بافتی در مغز انسان‌ها و حیوانات مبتلا به این بیماری افزایش می‌یابد و در موش‌هایی که ژن این آنزیم تنظیم‌کننده آپوپتوز در آنها از بین رفته است، پیشرفت بیماری کند می‌شود.

یکی دیگر از اختلالات گانگلیونی قاعده بیماری ویلسون (یا دژنراسیون کبدی لنتیکول) است که یک اختلال نادر متابولیسم مس است که بین ۶ تا ۲۵ سالگی شروع می‌شود و تقریباً چهار برابر مردان در زنان تأثیر می‌گذارد. بیماری ویلسون حدود ۳۰۰۰۰ نفر را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار می‌دهد. این یک اختلال اتوزومی‌مغلوب ژنتیکی است که به دلیل جهش در بازوی بلند کروموزوم ۱۳q به وجود می‌آید. این ژن ATPase انتقال دهنده مس (ATP7B) در کبد را تحت تاثیر قرار می‌دهد و منجر به تجمع مس در کبد و در نتیجه آسیب تدریجی کبد می‌شود. حدود ۱٪ از جمعیت یک نسخه غیر طبیعی از این ژن را دارند اما هیچ علامتی ندارند. کودکی که این ژن را از هر دو والدین به ارث می‌برد ممکن است به این بیماری مبتلا شود. در افراد مبتلا، مس در حاشیه قرنیه چشم جمع می‌شود و حلقه‌های زرد رنگ کیسر-فلیشر را تشکیل می‌دهد. آسیب شناسی عصبی غالب، دژنراسیون پوتامن، بخشی از هسته عدسی است. اختلالات حرکتی شامل لرزش یا آستریکسیس “بال زدن”، دیس آرتری، راه رفتن ناپایدار و سفتی است.

بیماری دیگری که معمولاً به عنوان بیماری گانگلیون قاعده شناخته می‌شود دیسکینزی دیررس است. این بیماری در واقع عقده‌های قاعده ای را درگیر می‌کند، اما به دلیل درمان پزشکی اختلال دیگری با داروهای نورولپتیک مانند فنوتیازیدها یا‌هالوپریدول ایجاد می‌شود. بنابراین، دیسکینزی دیررس منشأ ایتروژنیک دارد. استفاده طولانی مدت از این داروها ممکن است باعث ایجاد ناهنجاری‌های بیوشیمیایی در جسم مخطط شود. اختلالات حرکتی شامل حرکات غیرارادی موقت یا دائمی‌غیرارادی صورت و زبان و سفتی چرخ دنده است. داروهای اعصاب از طریق مسدود کردن انتقال دوپامینرژیک عمل می‌کنند. استفاده طولانی مدت از دارو منجر به حساسیت بیش از حد گیرنده‌های دوپامینرژیک D3 و عدم تعادل در تأثیرات سیاه و سفید بر روی کنترل حرکتی می‌شود.

نکات برجسته درمانی

درمان بیماری‌هانتینگتون برای درمان علائم و حفظ کیفیت زندگی است زیرا هیچ درمانی وجود ندارد. به طور کلی داروهایی که برای درمان علائم این بیماری استفاده می‌شوند عوارضی مانند خستگی، حالت تهوع و بی قراری دارند. در آگوست ۲۰۰۸، سازمان غذا و داروی ایالات متحده استفاده از تترابنازین را برای کاهش حرکات کوریفرم که مشخصه این بیماری است، تایید کرد. این دارو به طور برگشت پذیر به انتقال دهنده‌های مونوآمین تاولی (VMAT) متصل می‌شود و بنابراین جذب مونوآمین‌ها را به وزیکول‌های سیناپسی مهار می‌کند. همچنین به عنوان یک آنتاگونیست گیرنده دوپامین عمل می‌کند. تترابنازین اولین دارویی است که برای افراد مبتلا به بیماری‌هانتینگتون تایید شده است. همچنین برای درمان سایر اختلالات حرکتی هیپرکینتیک مانند دیسکینزی دیررس استفاده می‌شود. عوامل کیلیت (به عنوان مثال، پنی‌سیلامین، تری انتین) برای کاهش مس در بدن در افراد مبتلا به بیماری ویلسون استفاده می‌شود. ثابت شده است که درمان دیررس دیسکینزی دشوار است. درمان در بیماران مبتلا به اختلالات روانپزشکی اغلب با تجویز داروی نورولپتیک با احتمال کمتری برای ایجاد اختلال انجام می‌شود. کلوزاپین نمونه ای از یک داروی نورولپتیک غیر معمول است که جایگزین موثری برای داروهای اعصاب سنتی بوده اما خطر کمتری برای ایجاد دیسکینزی دیررس دارد.

بیماری پارکینسون

بیماری پارکینسون هر دو ویژگی هیپوکینتیک و هیپرکینتیک دارد. در ابتدا در سال ۱۸۱۷ توسط جیمز پارکینسون توصیف شد و به نام او نامگذاری شد. بیماری پارکینسون اولین بیماری است که به دلیل کمبود یک انتقال دهنده عصبی خاص است (به کادر بالینی ۱۲-۸ مراجعه کنید). در دهه ۱۹۶۰، نشان داده شد که بیماری پارکینسون ناشی از تخریب نورون‌های دوپامینرژیک در ماده سیاه پارس فشرده است. فیبرهای پوتامن (بخشی از جسم مخطط) به شدت تحت تأثیر قرار می‌گیرند.

جعبه بالینی ۱۲-۸

بیماری پارکینسون

۷ تا ۱۰ میلیون نفر در سراسر جهان به بیماری پارکینسون مبتلا شده اند. مردان ۱.۵ برابر بیشتر از زنان به این بیماری مبتلا می‌شوند. در ایالات متحده، سالانه نزدیک به ۶۰۰۰۰ نفر به تازگی تشخیص داده می‌شوند. پارکینسونیسم به شکل ایدیوپاتیک پراکنده در بسیاری از افراد میانسال و مسن رخ می‌دهد و یکی از شایع ترین بیماری‌های نورودژنراتیو است. تخمین زده می‌شود که در ۱ تا ۲ درصد افراد بالای ۶۵ سال رخ دهد. نورون‌های دوپامینرژیک و گیرنده‌های دوپامین به طور پیوسته با افزایش سن در عقده‌های قاعده در افراد عادی از بین می‌روند، و تسریع این تلفات ظاهراً پارکینسونیسم را تشدید می‌کند. علائم زمانی ظاهر می‌شوند که ۶۰ تا ۸۰ درصد از نورون‌های دوپامینرژیک سیاه‌استریاتال تحلیل می‌روند.

پارکینسونیسم همچنین به عنوان یک عارضه درمان با گروه فنوتیازین داروهای آرام بخش و سایر داروهایی که گیرنده‌های دوپامینرژیک D2 را مسدود می‌کنند، دیده می‌شود. می‌توان آن را به شکل سریع و چشمگیر با تزریق ۱-متیل-۴-فنیل-۱،۲،۵،۶-تتراهیدروپیریدین (MPTP) تولید کرد. این اثر به طور تصادفی زمانی کشف شد که یک فروشنده مواد مخدر در شمال کالیفرنیا به برخی از مشتریان خود یک آماده سازی خانگی از هروئین مصنوعی که حاوی MPTP بود، عرضه کرد. MPTP یک پیش دارویی است که در آستروسیت‌ها توسط آنزیم مونوآمین اکسیداز (MOA-B) متابولیزه می‌شود تا یک اکسیدان قوی، ۱-متیل-۴- فنیل پیریدینیوم (MPP+) تولید کند. در جوندگان، MPP+ به سرعت از مغز خارج می‌شود، اما در پستانداران، آهسته‌تر حذف می‌شود و توسط ناقل دوپامین به سلول‌های عصبی دوپامینرژیک در جسم سیاه جذب می‌شود، که بدون تأثیر بر سایر نورون‌های دوپامینرژیک به میزان قابل‌توجهی از بین می‌رود. در نتیجه، MPTP را می‌توان برای ایجاد پارکینسونیسم در میمون‌ها مورد استفاده قرار داد و در دسترس بودن آن تحقیقات در مورد عملکرد عقده‌های قاعده را تسریع کرده است.

نکات برجسته درمانی

هیچ درمانی برای بیماری پارکینسون وجود ندارد و درمان‌های دارویی برای درمان علائم طراحی شده اند. Sinemet که ترکیبی از لوودوپا (L-dopa) و کاربیدوپا است، رایج ترین داروی مورد استفاده برای درمان بیماری پارکینسون است. افزودن کاربیدوپا به ال-دوپا اثربخشی آن را افزایش می‌دهد و از تبدیل L-DOPA به دوپامین در محیط جلوگیری می‌کند و در نتیجه برخی از عوارض جانبی نامطلوب ال-دوپا (تهوع، استفراغ و اختلالات ریتم قلبی) را کاهش می‌دهد. آگونیست‌های دوپامین نیز در برخی از بیماران مبتلا به بیماری پارکینسون مؤثر بوده اند. اینها شامل آپومورفین، بروموکریپتین، پرامیپکسول و روپینیرول است. در ترکیب با لوودوپا، مهارکننده‌های کاتکول-O-متیل ترانسفراز (COMT) (به عنوان مثال، انتاکاپون) دسته دیگری از داروهای مورد استفاده برای درمان این بیماری هستند. آنها با جلوگیری از تجزیه ال-دوپا عمل می‌کنند و اجازه می‌دهند مقدار بیشتری از آن به مغز برسد تا سطح دوپامین را افزایش دهد. مهارکننده‌های MAO-B (به عنوان مثال، سلژیلین) همچنین از تجزیه دوپامین جلوگیری می‌کنند. آنها می‌توانند بلافاصله پس از تشخیص داده شوند و نیاز به لوودوپا را به تاخیر بیندازند.

در دسامبر ۲۰۱۰، محققان دانشگاه متدیست جنوبی و دانشگاه تگزاس در دالاس گزارش دادند که خانواده‌ای از مولکول‌های کوچک را شناسایی کرده‌اند که نویدبخش محافظت از آسیب سلول‌های مغز در بیماری‌هایی مانند پارکینسون، آلزایمر و‌هانتینگتون هستند. این یک گام بزرگ رو به جلو به عنوان اولین دارویی است که به عنوان یک عامل محافظت کننده عصبی برای متوقف کردن مرگ سلول‌های مغزی عمل می‌کند، نه صرفاً درمان علائم بیماری عصبی.

سازمان غذا و داروی ایالات متحده استفاده از تحریک عمقی مغز (DBS) را به عنوان روشی برای درمان بیماری پارکینسون تایید کرده است. DBS میزان نیاز بیماران L-dopa را کاهش می‌دهد و در نتیجه عوارض جانبی نامطلوب آن (مانند حرکات غیرارادی به نام دیسکینزی) را کاهش می‌دهد. DBS با کاهش لرزش، کندی حرکات و مشکلات راه رفتن در برخی بیماران مرتبط است. درمان‌های جراحی به طور کلی برای کسانی است که درمان‌های دارویی را تمام کرده اند یا به آنها پاسخ مثبت نداده اند. ضایعات در GPi (پالیدوتومی) یا در هسته ساب تالاموس (تالاموتومی) برای کمک به بازگرداندن تعادل خروجی عقده‌های قاعده به سمت نرمال انجام شده است (شکل ۱۲-۱۷ را ببینید). یکی دیگر از روش‌های جراحی کاشت بافت ترشح کننده دوپامین در داخل یا نزدیک عقده‌های قاعده است. پیوند بافت مدولاری آدرنال خود بیمار یا بدن کاروتید برای مدتی کار می‌کند، ظاهراً به عنوان نوعی پمپ دوپامین عمل می‌کند، اما نتایج دراز مدت ناامید کننده بوده است. نتایج پیوند بافت مخطط جنین بهتر بوده است و شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد سلول‌های پیوندی نه تنها زنده می‌مانند، بلکه اتصالات مناسبی را در گانگلیون قاعده میزبان برقرار می‌کنند. با این حال، برخی از بیماران پیوندی به دلیل سطوح بیش از حد دوپامین دچار دیسکینزی می‌شوند.

ویژگی‌های هیپوکینتیک بیماری پارکینسون آکینزی و برادی‌کینزی است و ویژگی‌های هیپوکینتیک سفتی چرخ دنده و لرزش در حالت استراحت است. فقدان فعالیت حرکتی و مشکل در شروع حرکات ارادی قابل توجه است. کاهش در حرکات عادی و ناخودآگاه مانند تاب خوردن بازوها در حین راه رفتن، پانورامای حالات صورت مربوط به محتوای عاطفی فکر و گفتار، و اعمال و حرکات متعدد «بی‌تابی» که در همه ما رخ می‌دهد، کاهش می‌یابد. سفتی با اسپاستیسیته متفاوت است، زیرا ترشحات نورون حرکتی به عضلات آگونیست و آنتاگونیست افزایش می‌یابد. حرکت غیرفعال یک اندام با یک مقاومت پلاستیکی و مرده روبرو می‌شود که به خمش لوله سربی تشبیه شده است و بنابراین صلبیت لوله سربی نامیده می‌شود. گاهی اوقات یک سری “گرفتن” در حین حرکت غیرفعال (سفتی چرخ دنده) اتفاق می‌افتد، اما کاهش ناگهانی مقاومت که در اندام اسپاستیک دیده می‌شود وجود ندارد. لرزش که در حالت استراحت وجود دارد و با فعالیت ناپدید می‌شود، به دلیل انقباضات منظم و متناوب ۸ هرتز عضلات متضاد است.

نمای فعلی از پاتوژنز اختلالات حرکتی در بیماری پارکینسون در شکل ۱۲-۱۶ نشان داده شده است. در افراد عادی، خروجی عقده‌های قاعده از طریق رشته‌های عصبی GABAergic مهار می‌شود. نورون‌های دوپامینرژیک که از جسم سیاه به پوتامن بیرون می‌روند معمولاً دو اثر دارند: گیرنده‌های دوپامین D1 را تحریک می‌کنند که GPi را از طریق گیرنده‌های مستقیم GABAergic مهار می‌کنند و گیرنده‌های D2 را مهار می‌کنند که GPi را نیز مهار می‌کنند. علاوه بر این، مهار باعث کاهش ترشحات تحریکی از هسته ساب تالاموس به GPi می‌شود. این تعادل بین مهار و تحریک به نحوی عملکرد حرکتی طبیعی را حفظ می‌کند. در بیماری پارکینسون، ورودی دوپامینرژیک به پوتامن از بین می‌رود. این منجر به کاهش مهار و افزایش تحریک از هسته ساب تالاموس به GPi می‌شود. افزایش کلی برون ده مهاری به تالاموس و ساقه مغز حرکت را به هم ریخته است.

شکل ۱۲-۱۶ مدار گانگلیون قاعده-تالاموکورتیکال احتمالی در بیماری پارکینسون. فلش‌های توپر خروجی‌های تحریکی و فلش‌های چین دار خروجی‌های بازدارنده را نشان می‌دهند. قدرت هر خروجی با عرض فلش نشان داده می‌شود. GPe، بخش خارجی گلوبوس پالیدوس. GPi، بخش داخلی گلوبوس پالیدوس. PPN، هسته پدانکولوپونتین. SNC، pars compacta از جسم سیاه; STN، هسته ساب تالاموس؛ ثال، تالاموس. برای جزئیات به متن مراجعه کنید (اصلاح شده از Grafton SC، DeLong M: Tracing مدار مغز با تصویربرداری عملکردی. Nat Med 1997; 3:602.). 

موارد خانوادگی بیماری پارکینسون رخ می‌دهد، اما این موارد غیر معمول هستند. ژن‌های حداقل پنج پروتئین می‌توانند جهش یافته باشند. به نظر می‌رسد این پروتئین‌ها در ubiquitination نقش دارند. دو تا از پروتئین‌ها، α-synuclein و پوست، برهم کنش دارند و در اجسام Lewy یافت می‌شوند. اجسام لوی اجسام گنجانده شده در نورون‌ها هستند که در همه اشکال بیماری پارکینسون رخ می‌دهند. با این حال، اهمیت این یافته‌ها هنوز مشخص نشده است.

یک نکته مهم در بیماری پارکینسون، تعادل بین ترشحات تحریکی نورون‌های کولینرژیک و ورودی دوپامینرژیک مهاری در جسم مخطط است. مقداری بهبود با کاهش اثر کولینرژیک با داروهای آنتی کولینرژیک ایجاد می‌شود. بهبود چشمگیرتری با تجویز L-dopa (لوودوپا) ایجاد می‌شود. برخلاف دوپامین، این پیش ساز دوپامین از سد خونی مغز عبور می‌کند و به ترمیم کمبود دوپامین کمک می‌کند. با این حال، انحطاط این نورون‌ها ادامه می‌یابد و در ۵-۷ سال اثرات مفید L-dopa از بین می‌رود.

مخچه

مخچه بر روی سیستم حسی و حرکتی اصلی در ساقه مغز قرار دارد (شکل ۱۲-۱۷). ورم میانی و نیمکره‌های مخچه جانبی نسبت به قشر مخ چین خورده‌تر و شکاف دارند. وزن مخچه تنها ۱۰ درصد به اندازه قشر مخ است، اما مساحت سطح آن حدود ۷۵ درصد از سطح قشر مخ است. از نظر تشریحی، مخچه توسط دو شکاف عرضی به سه قسمت تقسیم می‌شود. شقاق خلفی جانبی گره داخلی و لخته جانبی دو طرف را از بقیه مخچه جدا می‌کند و شقاق اولیه باقی مانده را به یک لوب قدامی‌و یک لوب خلفی تقسیم می‌کند. شکاف‌های کوچک‌تر ورمیس را به بخش‌های کوچک‌تری تقسیم می‌کنند، به طوری که شامل ۱۰ لوبول اولیه با شماره I-X از برتر به پایین است.

شکل ۱۲-۱۷ یک بخش میانی ساژیتال از مخچه. ورم میانی و نیمکره‌های مخچه جانبی دارای چین‌های باریک و برآمدگی زیادی هستند که به آنها فولیا می‌گویند. اگرچه مخچه نشان داده نشده است، اما با سه جفت دمگل (بالا، میانی و تحتانی) به ساقه مغز متصل می‌شود. (تکثیر شده با اجازه، از Waxman SG: Clinical Neuroanatomy, 26th. McGraw-Hill, 2010.)

مخچه توسط سه جفت دمگل که در بالا و اطراف بطن چهارم قرار دارند به ساقه مغز متصل می‌شود. ساقه مخچه فوقانی شامل الیافی از هسته‌های عمیق مخچه است که به ساقه مغز، هسته قرمز و تالاموس می‌رسد. دمگل مخچه میانی فقط شامل الیاف آوران از هسته‌های پونتین طرف مقابل است و دمگل مخچه تحتانی مخلوطی از الیاف آوران از ساقه مغز و نخاع و الیاف وابران به هسته‌های دهلیزی است.

مخچه دارای یک قشر مخچه خارجی است که توسط ماده سفید از هسته‌های عمیق مخچه جدا شده است. دمگل‌های مخچه میانی و تحتانی الیاف آوران را به مخچه حمل می‌کنند که به آنها الیاف خزه ای و بالا رونده می‌گویند. این الیاف وثیقه‌هایی را به هسته‌های عمیق ساطع می‌کنند و به قشر مغز منتقل می‌شوند. چهار هسته عمیق وجود دارد: هسته دندانه دار، کروی، آمبولی فرم و هسته فاستیژال. هسته‌های کروی و آمبولی‌فرم گاهی به‌عنوان هسته بین‌پوزیتوس به هم متصل می‌شوند.

سازمان مخچه

قشر مخچه دارای سه لایه است: یک لایه مولکولی خارجی، یک لایه سلول پورکنژ که تنها یک سلول ضخامت دارد و یک لایه دانه ای داخلی. پنج نوع نورون در قشر مغز وجود دارد: سلول‌های پورکنژ، گرانول، سبد، ستاره ای و گلژی (شکل ۱۲-۱۸). سلول‌های پورکنژ یکی از بزرگترین نورون‌ها در CNS هستند. آنها دارای درختچه‌های دندریتی بسیار گسترده ای هستند که در سراسر لایه مولکولی گسترش یافته اند. آکسون‌های آنها که تنها خروجی از قشر مخچه هستند، به هسته‌های عمیق مخچه، به ویژه هسته دندانه دار، جایی که سیناپس‌های بازدارنده را تشکیل می‌دهند، پیش می‌روند. آنها همچنین با نورون‌های هسته دهلیزی ارتباط مهاری برقرار می‌کنند.

شکل ۱۲-۱۸ مکان و ساختار پنج نوع عصبی در قشر مخچه. نقاشی‌ها بر اساس آماده سازی‌های رنگ آمیزی گلژی است. سلول‌های پورکنژ (۱) دارای فرآیندهایی هستند که در یک صفحه قرار دارند. آکسون آنها تنها خروجی از مخچه است. آکسون‌های سلول‌های گرانول (۴) از فرآیندهای سلول پورکنژ در لایه مولکولی عبور کرده و با آنها ارتباط برقرار می‌کنند. سلول‌های گلژی (۲)، سبد (۳) و ستاره ای (۵) دارای موقعیت‌ها، شکل‌ها، الگوهای انشعاب و اتصالات سیناپسی هستند. (برای ۱ و ۲، After Ramon y Cajal S: Histologie du Systeme Nerveux II.، C.S.I.C. Madrid؛ برای ۳-۵، After Palay SL، Chan-Palay V: Cerebellar Cortex. برلین: Springer-Verlag، ۱۹۷۴.)

سلول‌های گرانول مخچه، که بدنه سلولی آنها در لایه دانه ای قرار دارند، ورودی تحریکی را از الیاف خزه دریافت می‌کنند و سلول‌های پورکنژ را عصب دهی می‌کنند (شکل ۱۲-۱۹). هر کدام یک آکسون را به لایه مولکولی می‌فرستند، جایی که آکسون دوشاخه می‌شود و T را تشکیل می‌دهد. بنابراین، آنها را فیبرهای موازی می‌نامند. درختان دندریتیک سلول‌های پورکنژ به طور قابل توجهی مسطح و در زوایای قائم به رشته‌های موازی قرار دارند. الیاف موازی سیناپس‌های تحریک‌کننده را روی دندریت‌های بسیاری از سلول‌های پورکنژ تشکیل می‌دهند و الیاف موازی و درختان دندریتی پورکنژ شبکه‌ای با نسبت‌های منظمی‌را تشکیل می‌دهند.

شکل ۱۲-۱۹ نمودار ارتباطات عصبی در مخچه. علائم به علاوه (+) و منهای (–) نشان می‌دهد که انتهای آن تحریک کننده یا بازدارنده است. قبل از میلاد، سلول سبد; GC، سلول گلژی. GR، سلول گرانول. NC، سلول در هسته عمیق. کامپیوتر، سلول پورکنژ. توجه داشته باشید که رایانه‌های شخصی و BC‌ها بازدارنده هستند. اتصالات سلول‌های ستاره‌ای که نشان داده نشده‌اند، شبیه به سلول‌های سبد هستند، با این تفاوت که بیشتر آنها به دندریت‌های سلول پورکنژ ختم می‌شوند.

سه نوع نورون دیگر در قشر مخچه، نورون‌های بازدارنده هستند. سلول‌های سبد (شکل ۱۲-۱۸) در لایه مولکولی قرار دارند. آنها ورودی تحریکی را از فیبرهای موازی دریافت می‌کنند و هر کدام به سلول‌های پورکنژ زیادی می‌پردازند (شکل ۱۲-۱۹). آکسون آنها سبدی را در اطراف بدن سلولی و تپه آکسون هر سلول پورکنژی که آنها را عصب می‌کنند تشکیل می‌دهد. سلول‌های ستاره ای شبیه به سلول‌های سبد هستند اما در لایه مولکولی سطحی تر قرار دارند. سلول‌های گلژی در لایه دانه ای قرار دارند. دندریت‌های آن‌ها که در لایه مولکولی بیرون می‌آیند، ورودی تحریکی را از الیاف موازی دریافت می‌کنند (شکل ۱۲-۱۹). بدن سلولی آنها ورودی تحریکی را از طریق وثیقه‌های فیبرهای خزه ای دریافتی دریافت می‌کند. آکسون‌های آن‌ها به دندریت‌های سلول‌های گرانول پیش می‌روند و در آنجا یک سیناپس مهاری تشکیل می‌دهند.

همانطور که قبلاً ذکر شد، دو ورودی اصلی به قشر مخچه فیبرهای صعودی و الیاف خزه ای هستند. هر دو تحریک کننده هستند (شکل ۱۲-۱۹). الیاف کوهنوردی از یک منبع منفرد می‌آیند، هسته‌های زیتونی تحتانی. هر کدام به سمت دندریت‌های اولیه سلول پورکنژ حرکت می‌کند که مانند یک گیاه بالارونده در اطراف آن در هم می‌پیچد. ورودی حس عمقی به هسته‌های زیتون تحتانی از سراسر بدن می‌آید. از سوی دیگر، الیاف خزه ای ورودی مستقیم حس عمقی را از تمام قسمت‌های بدن به اضافه ورودی از قشر مخ از طریق هسته‌های پونتین به قشر مخچه ارائه می‌دهند. آنها به دندریت سلول‌های گرانول در گروه‌های سیناپسی پیچیده ای به نام گلومرول ختم می‌شوند. گلومرول‌ها همچنین حاوی انتهای بازدارنده سلول‌های گلژی هستند که در بالا ذکر شد.

بنابراین مدارهای اساسی قشر مخچه نسبتا ساده هستند (شکل ۱۲-۱۹). ورودی‌های فیبر صعودی یک اثر تحریکی قوی روی سلول‌های منفرد پورکنژ اعمال می‌کنند، در حالی که ورودی‌های فیبر خزه ای از طریق سلول‌های گرانول روی بسیاری از سلول‌های پورکنژ اثر تحریکی ضعیفی دارند. سلول‌های سبد و ستاره‌ای نیز توسط سلول‌های گرانول از طریق الیاف موازی خود تحریک می‌شوند. و سلول‌های سبد و ستاره ای به نوبه خود سلول‌های پورکنژ را مهار می‌کنند (مهار پیشروی). سلول‌های گلژی توسط وثیقه‌های فیبر خزه ای و الیاف موازی برانگیخته می‌شوند و از انتقال از الیاف خزه ای به سلول‌های گرانول جلوگیری می‌کنند. انتقال دهنده عصبی آزاد شده توسط سلول‌های ستاره ای، سبد، گلژی و پورکنژ GABA است، در حالی که سلول‌های گرانول گلوتامات آزاد می‌کنند. گابا از طریق گیرنده‌های GABAA عمل می‌کند، اما ترکیب زیر واحدها در این گیرنده‌ها از یک نوع سلول به نوع دیگر متفاوت است. سلول گرانول از این نظر منحصر به فرد است که به نظر می‌رسد تنها نوع نورون در CNS است که دارای گیرنده گاباآ حاوی زیرواحد α۶ است.

خروجی سلول‌های پورکنژ به نوبه خود مهار کننده هسته‌های عمیق مخچه است. همانطور که در بالا ذکر شد، این هسته‌ها همچنین ورودی‌های تحریکی را از طریق وثیقه از الیاف خزه ای و صعودی دریافت می‌کنند. جالب است، با توجه به ورودی مهاری سلول‌های پورکنژ، که خروجی هسته‌های عمیق مخچه به ساقه مغز و تالاموس همیشه تحریک کننده است. بنابراین، تقریباً تمام مدارهای مخچه صرفاً به تعدیل یا زمان‌بندی خروجی تحریکی هسته‌های عمیق مخچه به ساقه مغز و تالاموس مربوط می‌شوند. سیستم‌های آوران اولیه که برای تشکیل فیبر خزه‌ای یا ورودی فیبر بالارونده به مخچه همگرا می‌شوند در جدول ۱۲-۲ خلاصه شده‌اند.

جدول ۱۲-۲. عملکرد سیستم‌های آوران اصلی مخچه.^a

بخش‌های عملکردی

از نقطه نظر عملکردی، مخچه به سه قسمت تقسیم می‌شود (شکل ۱۲-۲۰). گره در ورمیس و لخته کناری در نیمکره در هر طرف، دهلیزی مخچه (یا لوب فلوکولوندولار) را تشکیل می‌دهند. این لوب که از نظر فیلوژنتیکی قدیمی‌ترین قسمت مخچه است، دارای اتصالات دهلیزی است و به تعادل و حرکات چشم مربوط می‌شود. بقیه ورمیس و بخش‌های داخلی مجاور نیمکره‌ها مخچه نخاعی را تشکیل می‌دهند، ناحیه‌ای که ورودی حس عمقی را از بدن و همچنین یک کپی از “طرح حرکتی” از قشر حرکتی دریافت می‌کند. با مقایسه پلان با عملکرد، حرکات مداوم را هموار و هماهنگ می‌کند. ورمیس به ناحیه ساقه مغز مربوط به کنترل عضلات محوری و پروگزیمال اندام (مسیرهای ساقه مغز میانی) است، در حالی که نیمکره‌های نخاع مخچه به مناطق ساقه مغز مربوط به کنترل عضلات انتهایی اندام (مسیرهای ساقه مغز جانبی) می‌پردازد. قسمت‌های جانبی نیمکره‌های مخچه را مخچه می‌گویند. آنها از نظر فیلوژنتیک جدیدترین هستند و به بزرگترین رشد خود در انسان می‌رسند. آنها در برنامه ریزی و برنامه ریزی حرکات با قشر حرکتی تعامل دارند.

شکل ۱۲-۲۰ سه بخش عملکردی مخچه. گره در ورمیس و لخته‌های کناری در نیمکره در هر طرف، دهلیزی مخچه را تشکیل می‌دهند که دارای اتصالات دهلیزی است و به تعادل و حرکات چشم مربوط می‌شود. بقیه ورمیس و بخش‌های داخلی مجاور نیمکره‌ها مخچه نخاعی را تشکیل می‌دهند، ناحیه‌ای که ورودی حس عمقی را از بدن و همچنین یک کپی از “طرح حرکتی” از قشر حرکتی دریافت می‌کند. قسمت‌های جانبی نیمکره‌های مخچه را مخچه می‌نامند که در برنامه ریزی و برنامه ریزی حرکات با قشر حرکتی تعامل دارد. (اصلاح شده از Kandel ER، Schwartz JH، Jessell TM [ویراستاران]: Principles of Neural Science، ویرایش چهارم McGraw-Hill، ۲۰۰۰.)

بیشتر خروجی دهلیزی مخچه مستقیماً به ساقه مغز منتقل می‌شود، اما بقیه قشر مخچه به هسته‌های عمیق می‌پردازد که به نوبه خود به ساقه مغز می‌رسد. هسته‌های عمیق تنها خروجی را برای مخچه نخاعی و مخچه مغز فراهم می‌کنند. قسمت میانی مخچه نخاعی به سمت هسته‌های فاستیژال و از آنجا به ساقه مغز می‌رود. بخش‌های نیمکره مجاور مخچه نخاعی به هسته‌های آمبولیفرم و کروی و از آنجا به ساقه مغز می‌رسند. مخچه به سمت هسته دندانه دار و از آنجا به طور مستقیم یا غیرمستقیم به هسته بطنی جانبی تالاموس می‌رود.

بیماری مخچه

آسیب به مخچه منجر به چندین ناهنجاری مشخصه از جمله هیپوتونی، آتاکسی و لرزش قصد می‌شود. ناهنجاری‌های حرکتی مرتبط با آسیب مخچه بسته به منطقه درگیر متفاوت است. شکل ۱۲-۲۱ برخی از این ناهنجاری‌ها را نشان می‌دهد. اطلاعات تکمیلی در جعبه بالینی ۱۲-۹ ارائه شده است.

جعبه بالینی ۱۲-۹

بیماری مخچه

اکثر ناهنجاری‌های مرتبط با آسیب مخچه در طول حرکت آشکار می‌شوند. آتاکسی مشخص به عنوان ناهماهنگی به دلیل خطا در سرعت، برد، نیرو و جهت حرکت مشخص می‌شود. آتاکسی نه تنها در راه رفتن گسترده، ناپایدار و “مست” بیماران آشکار می‌شود، بلکه در نقص حرکات ماهرانه دخیل در تولید گفتار نیز ظاهر می‌شود، به طوری که گفتار نامفهوم و اسکن می‌شود. بسیاری از انواع آتاکسی ارثی هستند، از جمله آتاکسی فریدریش و بیماری ماچادو جوزف. هیچ درمانی برای آتاکسی ارثی وجود ندارد. هنگامی‌که مخچه آسیب می‌بیند، حرکات ارادی نیز بسیار غیر طبیعی است. به عنوان مثال، تلاش برای لمس یک شی با انگشت منجر به شتاب بیش از حد می‌شود. این دیسمتری یا اشاره به گذشته به سرعت یک اقدام اصلاحی فاحش را آغاز می‌کند، اما اصلاح به سمت دیگر می‌رود و انگشت به جلو و عقب نوسان می‌کند. این نوسان را لرزش قصدی می‌نامند. یکی دیگر از ویژگی‌های بیماری مخچه ناتوانی در “ترمز گذاشتن” برای توقف سریع حرکت است. به طور معمول، به عنوان مثال، خم شدن ساعد در برابر مقاومت به سرعت بررسی می‌شود که نیروی مقاومت به طور ناگهانی قطع شود. بیمار مبتلا به بیماری مخچه نمی‌تواند حرکت اندام را متوقف کند و ساعد در یک قوس پهن به عقب پرواز می‌کند. این واکنش غیرعادی به عنوان پدیده بازگشت شناخته می‌شود. این یکی از دلایل مهمی‌است که این بیماران دیس دیادوکوکینزی را نشان می‌دهند، یعنی ناتوانی در انجام حرکات متناوب سریع و متناوب مانند پروناسیون مکرر و خوابیدن دست‌ها. در نهایت، بیماران مبتلا به بیماری مخچه در انجام اعمالی که شامل حرکت همزمان در بیش از یک مفصل است، مشکل دارند. آنها چنین حرکاتی را تشریح می‌کنند و آنها را یکی یکی انجام می‌دهند، پدیده ای که به عنوان تجزیه حرکت شناخته می‌شود. سایر علائم کمبود مخچه در انسان به اهمیت مخچه در کنترل حرکت اشاره دارد.

ناهنجاری‌های حرکتی مرتبط با آسیب مخچه بسته به منطقه درگیر متفاوت است. اختلال عمده ای که پس از آسیب به دهلیزی مشاهده می‌شود، آتاکسی، عدم تعادل و نیستاگموس است. آسیب به ورمیس و هسته فاستژیال (بخشی از مخچه نخاعی) منجر به اختلال در کنترل عضلات محوری و تنه در هنگام تلاش برای وضعیت‌های ضد جاذبه و گفتار اسکن می‌شود. انحطاط این قسمت از مخچه می‌تواند ناشی از کمبود تیامین در افراد الکلی یا افراد دارای سوءتغذیه باشد. اختلال عمده ای که پس از آسیب به مخچه مشاهده می‌شود، تاخیر در شروع حرکات و تجزیه حرکت است.

نکات برجسته درمانی

مدیریت آتاکسی در درجه اول حمایتی است. اغلب شامل درمان فیزیکی، شغلی و گفتار درمانی می‌شود. تلاش‌ها برای شناسایی درمان‌های دارویی موثر با موفقیت اندکی مواجه شده است. تحریک عمیق مغزی هسته میانی شکمی‌تالاموس ممکن است لرزش مخچه را کاهش دهد، اما در کاهش آتاکسی کمتر موثر است. شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد کمبود کوآنزیم Q10 (CoQ10) به ناهنجاری‌های مشاهده شده در برخی از اشکال آتاکسی خانوادگی کمک می‌کند. اگر سطوح پایین CoQ10 تشخیص داده شود، درمان برای جایگزینی CoQ10 از دست رفته مفید نشان داده شده است.

شکل ۱۲-۲۱ نقص‌های معمول مرتبط با بیماری مخچه. الف) ضایعه نیمکره مخچه راست شروع حرکت را به تاخیر می‌اندازد. به بیمار گفته می‌شود که هر دو دست خود را همزمان ببندد. دست راست دیرتر از سمت چپ فشرده می‌شود (با ضبط‌های یک مبدل لامپ فشار که توسط بیمار فشرده شده نشان داده می‌شود). ب) دیسمتری و تجزیه حرکت نشان داده شده توسط بیمار که دست خود را از حالت برآمده به سمت بینی حرکت می‌دهد. لرزش با نزدیک شدن به بینی افزایش می‌یابد. ج) دیس‌دیادوکوکینزی در وضعیت غیرطبیعی دست و ساعد رخ می‌دهد، زیرا سوژه مخچه‌ای سعی می‌کند به طور متناوب ساعد را پرونیت و خوابیده کند در حالی که آرنج را با حداکثر سرعت ممکن خم می‌کند و دراز می‌کند. (از Kandel ER، Schwartz JH، Jessell TM [ویراستاران]: Principles of Neural Science، ویرایش چهارم McGraw-Hill، ۲۰۰۰.)

مخچه و یادگیری

مخچه به تنظیمات آموخته شده مربوط می‌شود که هماهنگی را زمانی که یک کار معین بارها و بارها انجام می‌شود، آسان تر می‌کند. همانطور که یک کار حرکتی آموخته می‌شود، فعالیت در مغز از نواحی پیش پیشانی به قشر جداری و حرکتی و مخچه تغییر می‌کند. اساس یادگیری در مخچه احتمالاً ورودی از طریق هسته‌های زیتون است. مسیر فیبر خزه-سلول گرانول-سلول پورکنژ بسیار واگرا است و به یک سلول پورکنژ اجازه می‌دهد تا ورودی بسیاری از الیاف خزه ای را که از مناطق مختلف به وجود می‌آیند دریافت کند. در مقابل، یک سلول پورکنژ ورودی را از یک فیبر صعودی دریافت می‌کند اما ۲۰۰۰ تا ۳۰۰۰ سیناپس روی آن ایجاد می‌کند. فعال‌سازی فیبر صعودی، یک سنبله بزرگ و پیچیده در سلول پورکنژ ایجاد می‌کند، و این سنبله اصلاح طولانی‌مدت الگوی ورودی فیبر خزه‌ای به آن سلول خاص پورکنژ را ایجاد می‌کند. فعالیت فیبر بالا رفتن زمانی افزایش می‌یابد که یک حرکت جدید آموخته می‌شود و ضایعات انتخابی مجتمع زیتون توانایی ایجاد تنظیمات طولانی مدت در پاسخ‌های حرکتی خاص را از بین می‌برد.

خلاصه ی فصل

اسپیندل عضلانی گروهی از رشته‌های عضلانی داخل فیوزال تخصصی با انتهای قطبی انقباضی و یک مرکز غیر انقباضی است که به موازات فیبرهای عضلانی خارج رحمی‌قرار دارد و توسط فیبرهای آوران نوع Ia و II و نورون‌های حرکتی γ وابران عصب‌بندی می‌شود. کشش عضلانی دوک عضلانی را فعال می‌کند تا انقباض رفلکس فیبرهای عضلانی خارج از لوله در همان عضله را آغاز کند (رفلکس کشش).

اندام تاندون گلژی مجموعه‌ای شبکه‌ای از انتهای عصب دستگیره‌ای در میان فاسیکل‌های یک تاندون است که به‌صورت سری با رشته‌های عضلانی خارج رحمی‌قرار دارد و توسط آوران‌های نوع Ib عصب‌بندی می‌شود. آنها با کشش غیرفعال و انقباض فعال عضله تحریک می‌شوند تا عضله را آرام کنند (رفلکس کشش معکوس) و به عنوان یک مبدل برای تنظیم نیروی عضلانی عمل می‌کنند.

رفلکس خروج فلکسور یک رفلکس پلی سیناپسی است که توسط محرک‌های درد آغاز می‌شود. می‌تواند به عنوان یک مکانیسم محافظتی برای ایجاد آسیب بیشتر عمل کند.

قطع نخاع با دوره‌ای از شوک نخاعی همراه است که در طی آن تمام واکنش‌های رفلکس نخاعی به شدت افسرده می‌شوند. در انسان، بهبودی حدود ۲ هفته پس از آسیب شروع می‌شود.

قشر مکمل، عقده‌های قاعده ای و مخچه در برنامه ریزی حرکات ماهرانه شرکت می‌کنند. دستورات قشر حرکتی اولیه و سایر نواحی قشر مغز از طریق مسیرهای قشر نخاعی و کورتیکوبولبار به نورون‌های حرکتی نخاعی و ساقه مغز منتقل می‌شوند. نواحی کورتیکال و مسیرهای حرکتی که از قشر فرو می‌روند به صورت سوماتوتوپی سازماندهی می‌شوند.

دستگاه قشر نخاعی شکمی‌و مسیرهای نزولی ساقه مغز میانی (تکتو نخاعی، شبکه نخاعی، و دهلیزی نخاعی) عضلات و وضعیت بدن را تنظیم می‌کنند. مسیرهای جانبی قشر نخاعی و روبروسنخاعی عضلات انتهایی اندام را برای کنترل حرکتی ظریف و حرکات ارادی ماهرانه کنترل می‌کنند.

سفتی ضعیف منجر به بیش فعالی در عضلات بازکننده در هر چهار اندام می‌شود. در واقع اسپاستیسیته ناشی از تسهیل رفلکس کشش است. این شبیه چیزی است که با فتق آنکال ناشی از یک ضایعه فوق تنتوریال دیده می‌شود. سفتی تزئینی خم شدن اندام فوقانی در آرنج و بیش فعالی اکستانسور در اندام تحتانی است. در سمت همی‌پلژیک پس از خونریزی یا ترومبوز در کپسول داخلی رخ می‌دهد.

گانگلیون‌های قاعده ای شامل هسته دمی، پوتامن، گلوبوس پالیدوس، هسته زیر تالاموس و ماده سیاه است. اتصالات بین قسمت‌های عقده‌های قاعده‌ای شامل یک برآمدگی سیاه‌دانه دوپامینرژیک از جسم سیاه به جسم مخطط و یک برآمدگی GABAergic از جسم مخطط به جسم سیاه است.

بیماری پارکینسون به دلیل انحطاط نورون‌های دوپامینرژیک سیاه پوست است و با آکینزی، برادی کینزی، سفتی چرخ دنده و لرزش در حالت استراحت مشخص می‌شود. بیماری‌هانتینگتون با حرکات کوریفرم به دلیل از بین رفتن مسیر مهاری GABAergic به گلوبوس پالیدوس مشخص می‌شود.

قشر مخچه شامل پنج نوع نورون است: سلول‌های پورکنژ، گرانول، سبد، ستاره ای و گلژی. دو ورودی اصلی به قشر مخچه فیبرهای بالا رونده و الیاف خزه ای هستند. سلول‌های پورکنژ تنها خروجی از قشر مخچه هستند و عموماً به هسته‌های عمیق می‌رسند. آسیب به مخچه منجر به چندین ناهنجاری مشخصه از جمله هیپوتونی، آتاکسی و لرزش قصد می‌شود.

سوالات چند گزینه ای

برای همه سؤالات، بهترین پاسخ را انتخاب کنید، مگر اینکه دستور دیگری داده شود.

۱- هنگامی‌که نورون‌های پویای γ حرکتی همزمان با نورون‌های حرکتی α به عضله فعال می‌شوند،

الف) مهار سریع تخلیه در آوران‌های دوکی Ia صورت می‌گیرد.

ب) clonus به احتمال زیاد رخ می‌دهد.

ج) عضله منقبض نخواهد شد.

د) تعداد تکانه‌ها در آوران‌های دوکی Ia کمتر از زمانی است که تخلیه α به تنهایی افزایش می‌یابد.

ه) تعداد تکانه‌ها در آوران‌های دوکی Ia بیشتر از زمانی است که تخلیه α به تنهایی افزایش می‌یابد.

۲- رفلکس کشش معکوس

الف) زمانی رخ می‌دهد که آوران‌های دوکی Ia مهار شوند.

ب) یک رفلکس تک سیناپسی است که با فعال شدن اندام تاندون گلژی آغاز می‌شود.

ج) یک رفلکس دی سیناپسی با یک نورون منفرد است که بین اندام‌های آوران و وابران قرار می‌گیرد.

د) یک رفلکس پلی سیناپسی با تعداد زیادی نورون بین اندام آوران و وابران است.

ه) از الیاف آوران نوع II از اندام تاندون گلژی استفاده می‌کند.

۳- رفلکس‌های Withdrawal reflexes نیستند

الف) توسط محرک‌های درد آغاز شده است.

ب) مقتدر

ج) اگر محرک قوی باشد طولانی شود.

د) مثالی از رفلکس فلکسور

ه) همراه با پاسخ یکسان در دو طرف بدن.

۴- در حین ورزش، یک زن ۴۲ ساله دچار شروع ناگهانی گزگز در پای راست و ناتوانی در کنترل حرکت در آن اندام شد. یک معاینه عصبی یک رفلکس تند و سریع زانو بیش فعال و علامت بابینسکی مثبت را نشان داد. کدام یک از موارد زیر مشخصه رفلکس نیست؟

الف) رفلکس‌ها را می‌توان با تکانه‌های قسمت‌های مختلف CNS تغییر داد.

ب) رفلکس‌ها ممکن است شامل انقباض همزمان برخی از عضلات و شل شدن برخی دیگر باشد.

ج) رفلکس‌ها پس از قطع نخاع به طور مزمن سرکوب می‌شوند.

د) رفلکس‌ها شامل انتقال از طریق حداقل یک سیناپس هستند.

ه) رفلکس‌ها اغلب بدون ادراک آگاهانه رخ می‌دهند.

۵- افزایش فعالیت عصبی قبل از اینکه یک حرکت ارادی ماهرانه برای اولین بار در آن دیده شود

الف) نورون‌های حرکتی نخاعی

ب) قشر حرکتی پیش مرکزی

ج) مغز میانی

د) مخچه

ه) مناطق ارتباطی قشر

۶- یک زن ۵۸ ساله به دلیل تغییر ناگهانی هوشیاری به اورژانس بیمارستان محلی خود آورده شد. هر چهار اندام گسترش یافته بودند، که حاکی از سفتی ضعیف است. سی تی مغزی خونریزی منقاری پونتین را نشان داد. کدام یک از موارد زیر اجزای مسیر مرکزی مسئول کنترل وضعیت بدن را توصیف می‌کند؟

الف) مسیر تکتو نخاعی به سلول‌های عصبی در ناحیه پشتی جانبی شاخ شکمی‌نخاعی ختم می‌شود که عضلات اندام را عصب دهی می‌کند.

ب) مسیر شبکه‌ای نخاعی مدولاری به سلول‌های عصبی در ناحیه شکمی‌میانی شاخ شکمی‌نخاعی ختم می‌شود که عضلات محوری و پروگزیمال را عصب دهی می‌کنند.

ج) مسیر شبکه ای نخاعی پونتین به سلول‌های عصبی در ناحیه پشتی میانی شاخ شکمی‌نخاعی ختم می‌شود که عضلات اندام را عصب دهی می‌کند.

د) مسیر دهلیزی داخلی به سلول‌های عصبی در ناحیه پشتی میانی شاخ شکمی‌نخاعی ختم می‌شود که عضلات محوری و پروگزیمال را عصب دهی می‌کنند.

ه) مسیر دهلیزی جانبی به سلول‌های عصبی در ناحیه پشتی جانبی شاخ شکمی‌نخاع ختم می‌شود که عضلات محوری و پروگزیمال را عصب دهی می‌کند.

۷- یک زن ۳۸ ساله به تومور متاستاتیک مغزی تشخیص داده شده بود. او به دلیل تنفس نامنظم و از دست دادن تدریجی هوشیاری به اورژانس بیمارستان محلی خود آورده شد. او همچنین نشانه‌هایی از وضعیت نامناسب نشان داد. کدام یک از موارد زیر در مورد صلبیت decerebrate صحیح نیست؟

الف) شامل بیش فعالی در عضلات بازکننده هر چهار اندام است.

ب) ورودی تحریکی از مسیر شبکه نخاعی نورونهای γ-موتور را فعال می‌کند که به طور غیرمستقیم نورون‌های حرکتی α را فعال می‌کند.

ج) در واقع نوعی اسپاستیسیته ناشی از مهار رفلکس کشش است.

د) شبیه آنچه پس از فتق آنکال ایجاد می‌شود.

ه) اندام‌های تحتانی با انگشتان پا به سمت داخل کشیده می‌شوند.

۸- کدام یک از موارد زیر ارتباط بین اجزای عقده‌های قاعده ای را توصیف می‌کند؟

الف) هسته ساب تالاموس گلوتامات را آزاد می‌کند تا بخش داخلی گلوبوس پالیدوس را تحریک کند.

ب) ماده سیاه پارس رتیکولاتا دوپامین آزاد می‌کند تا جسم مخطط را مهار کند.

ج) ماده سیاه پارس فشرده دوپامین آزاد می‌کند تا گلوبوس پالیدوس، بخش خارجی را تحریک کند.

د) جسم مخطط استیل کولین را برای تحریک ماده سیاه پارس رتیکولاتا آزاد می‌کند.

ه) گلوبوس پالیدوس، بخش خارجی گلوتامات آزاد می‌کند تا جسم مخطط را تحریک کند.

۹- یک مرد ۶۰ ساله ۱۵ سال پیش به بیماری پارکینسون مبتلا شد. او از Sinemet استفاده می‌کرد و تا همین اواخر توانسته به کار خود ادامه دهد و در کارهای معمولی در خانه کمک کند. اکنون لرزش و سفتی او با این فعالیت‌ها تداخل دارد. پزشک او به او پیشنهاد کرده است که تحت درمان تحریک عمیق مغز قرار گیرد. اثر درمانی L-dopa در بیماران مبتلا به بیماری پارکینسون در نهایت از بین می‌رود زیرا:

الف) آنتی بادی برای گیرنده‌های دوپامین ایجاد می‌شود.

ب) مسیرهای مهاری از لوب فرونتال به گانگلیون‌های قاعده رشد می‌کنند.

ج) افزایش در گردش α-سینوکلئین وجود دارد.

د) عمل طبیعی فاکتور رشد عصبی (NGF) مختل می‌شود.

ه) نورون‌های دوپامینرژیک در جسم سیاه به انحطاط خود ادامه می‌دهند.

۱٠- یک دختر ۸ ساله را نزد پزشک اطفال آوردند زیرا والدینش به دفعات مکرر بی ثباتی در راه رفتن و مشکلات گفتاری اشاره کردند. مادرش به دلیل سابقه خانوادگی آتاکسی فریدریش نگران بود. کدام یک از موارد زیر توصیف صحیحی از اتصالات مربوط به نورون‌های مخچه است؟

الف) سلول‌های سبد گلوتامات آزاد می‌کنند تا سلول‌های پورکنژ را فعال کنند.

ب) ورودی‌های فیبر صعودی یک اثر تحریکی قوی روی سلول‌های پورکنژ و ورودی‌های فیبر خزه ای اثر بازدارندگی قوی روی سلول‌های پورکنژ دارند.

ج) سلول‌های گرانول گلوتامات را برای تحریک سلول‌های سبد و سلول‌های ستاره ای آزاد می‌کنند.

د) آکسون‌های سلول‌های پورکنژ تنها خروجی قشر مخچه هستند و گلوتامات را برای تحریک هسته‌های عمیق مخچه آزاد می‌کنند.

ه) سلول‌های گلژی توسط وثیقه‌های فیبر خزه ای مهار می‌شوند.

۱۱- پس از سقوط از پله‌ها، زن جوانی متوجه شد که حرکت ارادی در سمت راست بدن خود را از دست داده و احساس درد و دما در سمت چپ زیر ناحیه میانی قفسه سینه را از دست داده است. احتمال دارد ضایعه داشته باشد

الف) قطع نیمه چپ نخاع در ناحیه کمر.

ب) قطع نیمه چپ نخاع در ناحیه فوقانی قفسه سینه.

ج) برش مسیرهای حسی و حرکتی در سمت راست پل.

د) قطع نیمه راست نخاع در ناحیه فوقانی قفسه سینه.

ه) قطع نیمه پشتی نخاع در ناحیه فوقانی قفسه سینه.

۱۲- در سن ۳۰ سالگی، یک کارگر پست مرد از ضعف پای راست خود خبر داد. در عرض یک سال ضعف به تمام سمت راست او سرایت کرده بود. یک معاینه عصبی فلج شل، آتروفی عضلانی، فاسیکولاسیون، هیپوتونی و هیپورفلکسی عضلات در بازو و پای راست را نشان داد. آزمون عملکرد حسی و شناختی نرمال بود. کدام یک از تشخیص‌های زیر محتمل است؟

الف) تومور بزرگ در قشر حرکتی اولیه چپ.

ب) انفارکتوس مغزی در ناحیه تشعشع تاج.

ج) تومور دهلیزی مخچه.

د) آسیب به عقده‌های قاعده ای.

ه) اسکلروز جانبی آمیوتروفیک.

---

---

---

---

---

منابع

CHAPTER RESOURCES

Alexi T, Liu X-Z, Qu Y, et al: Neuroprotective strategies for basal ganglia degeneration: Parkinson’s and Huntington’s diseases. Prog Neurbiol 2000;60:409.

De Zeeuw CI, Strata P, Voogd J: The Cerebellum: From Structure to Control. Elsevier, 1997.

Ditunno JF Jr, Formal CF: Chronic spinal cord injury. N Engl J Med 1994; 330:550.

Graybiel AM, Delong MR, Kitai ST: The Basal Ganglia VI. Springer, 2003.

Hunt CC: Mammalian muscle spindle: Peripheral mechanisms. Physiol Rev 1990;70: 643.

Jankowska E: Interneuronal relay in spinal pathways from proprioceptors. Prog Neurobiol 1992;38:335.

Jueptner M, Weiller C: A review of differences between basal ganglia and cerebellar control of movements as revealed by functional imaging studies. Brain 1998;121:1437.

Latash ML: Neurophysiological Basis of Movement, 2nd ed. Human Kinetics, 2008.

Lemon RN: Descending pathways in motor control. Annu Rev Neurosci 2008;31:195.

Lundberg A: Multisensory control of spinal reflex pathways. Prog Brain Res 1979;50:11.

Manto MU, Pandolfo M: The Cerebellum and its Disorders. Cambridge University Press, 2001.

Matyas F, Sreenivasan V, Marbach F, Wacongne C, Barsy B, Mateo C, Aronoff R, Petersen CCH: Motor control of sensory cortex. Science 2010;26:1240.

McDonald JW, Liu X-Z, Qu Y, et al: Transplanted embryonic stem cells survive, differentiate and promote recovery in injured rat spinal cord. Nature Med 1999;5:1410.

Nudo RJ: Postinfarct cortical plasticity and behavioral recovery. Stroke 2007;38:840.

Ramer LM, Ramer MS, Steeves JD: Setting the stage for functional repair of spinal cord injuries: a cast of thousands. Spinal Cord 2005;43:134.

Stein RB, Thompson AK: Muscle reflexes and motion: How, what, and why? Exerc Sport Sci Rev 2006;34:145.

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---