doc. MUDr. Markéta Bébarová, Ph.D. Fyziologický ústav, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita Modulační systémy mozku Tato prezentace obsahuje pouze stručný  výtah nejdůležitějších pojmů a faktů. V  žádném případně není sama o sobě  dostatečným zdrojem pro studium ke  zkoušce z Neurověd. Zdroje: ‐ Principles of Neural Science (5th ed.), Kandel et al. (2013) ‐ Ganong's Review of Medical Physiology, (24th ed.), Barret (2010) ‐ Textbook of Medical Physiology (11th ed.), Guyton and Hall (2006) ‐ Atlas of Physiology (6th ed.), Silbernagl and Despopoulos (2009) Mozkový kmen • ascendentní (sensorické) dráhy a  descendentní (motorické) dráhy • jádra hlavových nervů • centra pro kontrolu vitálních funkcí – dýchání, srdeční frekvence • centra klíčová pro kontrolu vědomí a spánku  (locus ceruleus) • 6 neurochemických modulačních systémů Mozkový kmen je modulačním centrem, které organizuje  aktivitu zbytku CNS a zajišťuje tak jeho optimální funkci.  Mozkový kmen – Modulační funkce • zprostředkována malými skupinami neuronů, které  vysílají informace do mnoha dalších částí CNS • neurotransmitery:  • umožňují a modulují mnohé z vyšších funkcí mozku – procesy lokalizované v předním mozku (paměť, řeč,  soucit)  ‐ acetylcholin ‐ monoaminy (katecholaminy ‐ noradrenalin,  adrenalin, dopamin; serotonin; histamin)  • hrají roli v patofyziologii některých onemocnění, jsou  cílem působení některých léčiv Mozkový kmen – Modulační funkce Monoaminy (katecholaminy ‐ noradrenalin, adrenalin,  dopamin; serotonin; histamin)  • Monoaminergní neurony tvoří akční napětí ve vysoce  pravidelných vzorcích.  • neustálá dodávka monoaminů (e.g. bazální ganglia) (akční napětí je následováno pomalou depolarizací  nové akční  napětí – pacemakerové proudy)  Mozkový kmen – Modulační funkce Monoaminy (katecholaminy ‐ noradrenalin, adrenalin,  dopamin; serotonin; histamin)  • v některých případech uvolňují neurotransmiter  difúzně k mnoha cílům najednou  Mozkový kmen – Modulační funkce Monoaminy (katecholaminy ‐ noradrenalin, adrenalin,  dopamin; serotonin; histamin)  • odpovědi jak rychlé, tak pomalé Cholinergní neurony – sdílí některé vlastnostmi s  monoaminergními neurony (e.g. také působí aktivaci  receptorů přes G‐proteiny ‐ muskarinové receptory). Mozkový kmen – Modulační funkce • Klíčové oblasti leží v rostrální částí mostu a v kaudální  části středního mozku. • retikulární formace, retikulární aktivační systém • ascendentní excitační systém ‐ spolu s oblastmi podporujícími spánek v jiných částech  mozku reguluje spánek a probouzení ‐ poškození jeho projekcí do thalamu a hypothalamu vede ke  kómatu ‐ mimořádná konektivita (difúzní projekce téměř do  všech částí CNS) Bdělost (excitace, arousal) Mozkový kmen – Modulační funkce Bdělost – ascendentní excitační systém Hlavní části: Mozkový kmen – Modulační funkce Reguluje spánek a bdění spolu s dalšími neurony: Bdělost – ascendentní excitační systém Mozkový kmen – Modulační funkce • přímo AAS aktivuje korové neurony: • nepřímo – modulací aktivity neuronů: ‐ v hypothalamus ‐ v bazální části předního mozku ‐ v thalamu Bdělost – ascendentní excitační systém Aktivace neuronů thalamu a  mozkové kůry je způsobeno  různým charakterem  neuronálních výbojů. Mozkový kmen – Modulační funkce • během spánku – výboje v salvách • během bdění – jednotlivé výboje (po aplikaci acetylcholinu,  noradrenalinu, serotoninu, histaminu) Bdělost – ascendentní excitační systém Mozkový kmen – Modulační funkce Regulace mozkových funkcí  kromě bdělosti 1. Optimalizace kognitivních funkcí 2. Účast na autonomních regulacích včetně  regulace dýchání 3. Modulace bolesti a drah mírnících  bolestivé vnímání 4. Facilitace motorické aktivity Mozkový kmen – Modulační funkce 1. Optimalizace kognitivních funkcí ‐ locus ceruleus (noradrenalin) ‐ významná role při  udržování pozornosti ‐ monoaminergní vstupy do dorsolaterální prefrontální kůry zlepšují pracovní paměť ‐ dopamin je mimo jiné spojen s učením založeném na  odměně  aktivita dopaminergních neuronů, když je neočekávaně dána  odměna Stejné dráhy se účastní vzniku závislosti. depresorické reflexy cestou inhibice pregangliových sympatických neuronů ‐ e.g. během výrazné bolesti Mozkový kmen – Modulační funkce 2. Účast na autonomních regulacích včetně  regulace dýchání ‐ udržování klidového cévního tonu ‐ změny cévního tonu za specifických situací: e.g. ortostáza snižuje inhibici neuronů – baroreflex Mozkový kmen – Modulační funkce 2. Účast na autonomních regulacích včetně  regulace dýchání Serotonin ‐ reguluje mnoho autonomních funkcí ‐ stimuluje serotoninergní neurony (nuclei raphe v prodloužené míše)   respirační motorická aktivita   srdeční frekvence a krevní tlak Mozkový kmen – Modulační funkce 2. Účast na autonomních regulacích včetně  regulace dýchání Serotonin   ventilace ‐ serotoninergní neurony jako centrální chemoreceptory  (v prodloužené míše, více výbojů při vyšším pCO2) (více výbojů při vyšším pCO2)  bdělost, úzkost, změny v průtoku  krve mozkem (důležité pro přežití při obstrukci dýchacích cest,  SIDS) Mozkový kmen – Modulační funkce 3. Modulace bolesti a drah mírnících  bolestivé vnímání ‐ akutní bolest – brání/zmenšuje rozsah poranění ‐ chronická bolest  Descendentní monoaminergní projekce do zadního  rohu míchy moduluje vnímání bolesti. Léčba: ‐ migrenózních bolestí hlavy a chronické bolesti – blokátory  zpětného vychytávání monoaminů (antidepresiva ‐ i SSRIs) ‐ migrenózních bolestí hlavy ‐ agonisté 5‐HT1B a 5‐HT1D receptorů (triptany)  Mozkový kmen – Modulační funkce 4. Facilitace motorické aktivity Dopaminergní systém – kriticky potřebný pro normální  provedení motorického úkolu, uvolnění inhibice  motorických odpovědí (Parkinsonova choroba) Serotoninergní neurony – důležité pro vytváření  motorických vzorců (serotoninový syndrom) Noradrenergní neurony – facilitují excitační vstupy do  motorických neuronů, zejména při stereotypním a  opakujícím se jednání (přes β a 1 rec.; stres – zesílené  motorické odpovědi, třes; β‐blokátory používány k potlačení určitých  typů třesu, hudebníci) Mozkový kmen – Modulační funkce Ascendentní projekce ‐ do předního mozku ‐ kontrola různých aspektů nálady a poznávání  Shrnutí Descendentní projekce ‐ do míchy ‐ regulace autonomních, somatosenzorických (modulace vnímání bolesti) a motorických funkcí Hraje významnou roli ve  fyziologickém fungování mozku! (AAS ‐ bdělost a spánek, paměť, učení založené na odměně, etc.)