Propriozeption
Propriozeption oder Propriorezeption bezeichnet die Wahrnehmung von Körperbewegung und -lage im Raum bzw. der Lage/Stellung einzelner Körperteile zueinander. Es handelt sich somit um eine Eigenempfindung.
Glatte Muskulatur
Keine gleichmäßige Anordnung der MyofibrillenKontraktiles Gewebe vieler Holhräume Magen, Darm, Gebärmutter, Harnleiter, Samenleiter, Bronchialsystem, Blut, LymphgefäßeHaare, innere Augenmuskeln
Myofibrille
ist in den Muskelzellen eine Funktionseinheit auf der Ebene eines Zellorganells, die der Zelle eine aktive Verkürzung ermöglicht.
Motorische Einheit
kleinste Einheit der motorischen Aktivität. Besteht aus: einem einzigen spinalen Motoneuron (a-Motoneuron) von Neuron innervierten Skelettmuskelfasern feuert das Motoneuron, kontrahiert die Muskelfaserje weniger Fasern ein Motoneuron innerviert, desto größer die feinmotorische Kontrolle (z.B. Gesicht, Finger)
Motoneuron
Teil der motorischen Einheit. Wenn es feuert, kontrahieren sich alle Muskelfasern seiner Einheit gemeinsam.
motorischer Pool
Motoneuronpool. Gesamtheit aller a-Motoneurone eines Muskels
Muskelfaser
„schnelle Muskelfasern“ : schnell, stark, schnelle Ermüdung (geringere Gefäßversorgung --> blass) „langsame Muskelfasern“ : langsamer, schwächer, längere Kontraktionsfähigkeit (intensivere Gefäßversorgung Ein Muskel kann beide Typen enthalten, eine motorische Einheit aber nur einen
Skelettmuskel
Extrafusale MuskelfasernAnsammlung von hunderttausenden fadenförmigen Muskelfasernvon einer Membran umschlossenüber Sehnen an Knochen befestigtMuskelfaser = mehrkernige Muskelfaserzelle Enthält Myofibrillen Kontraktile Elemente Jeder Muskel hat schnelle und langsame Muskelfasern.
Flexoren
Beuger. Beugen ein Gelenk. Z.B. Bizeps (oben. Flexor des Ellenbogengelenks)
Extensoren
Strecker. Strecken ein Gelenk. Z.B. Trizeps (unten. Extensor des Ellenbogengelenks)
Synergistische Muskeln
2 Muskeln, deren Kontraktion dieselbe Bewegung erzeugt, entweder Flexion oder Extension
Antagonistische Muskeln
Muskeln, die gegeneinander Arbeiten. Z.B. Bizeps & Trizeps
Kontraktion
Acetylcholin wird von Motoneuronen an neuromuskulören Synapsen freigesetzt --> Aktivierung der motorische Endplatte jeder Muskelfaser -->Kontraktion Steigerung der Muskelkraft (Kontraktionsstärke) Erhöhung der Entladungsrate der MotoneuroneRekrutierung weiterer synergistischer motorischer EinheitenIst die einzige Art, wie Muskeln Kraft entwickeln können, jeder Muskel kann Kraft nur in eine Richtung entwickeln Spannung eines Muskel wird erhöht durch: Zahl der feuernden Neurone eines motorischen Pools wird erhöht Feuerrate der bereits feuernden Neurone wird gesteigert Kombination aus beidem ist am häufigsten
Isometrische Kontraktion
Aktivierung eines Muskels erhöht die Spannung auf zwei Knochen, ohne sich zu verkürzen und Knochen zu bewegen
Isotonische Kontraktion
Aktivierung eines Muskels erhöht die Spannung, die er auf zwei Knochen ausübt. Der Muskel verkürzt sich und zieht die Knochen zusammen (bewegt sie)
Spinale Interneurone
Kontrolle der a-Motoneurone Muskelspindeln DehnungszustandSupraspinale Motoneurone Motorischer Cortex, Hirnstamm (Willkürbewegung)Spinale Interneurone Motorische Programme des Rückenmarks
neuromuskuläre Synapse
Motorische Endplatte einer MuskelfaserAcetylcholin als Transmitter Nikotinerge Rezeptoren Ca-Freisetzung --> Kontraktion
Sehnenorgan
Golgi-Sehnenorgan. in die Sehnen eingebettet, die jeden Skelettmuskel mit den Knochen verbindet. Reagieren auf Zunahme der Muskelspannung (g.h. auf de Zug des Muskels an einer Sehne), nicht auf Muskellänge Funktion: Infos über Muskelspannung ans ZNS senden Schutzfunktion: Wenn Risiko einer Schädigung des zu stark kontrahierten Muskels besteht --> Aktivierung von inhibitorischen Interneuronen im Rückenmark --> Entspannung des Muskels
Muskelspindel
Liegen im Muskelgewebe selbst Kleine, intrafusale Muskelfasern mit eigenem Motoneuron Verkürzt intrafusale Faser, wenn extrafusale verkürzt wird (Anpassung) Erhält damit Funktionalität der Spindel (sonst würde Spindel erschlaffen) Reagieren auf Veränderungen in der Muskellänge, nicht auf Muskelspannung
Dehnungsreflex
Reflex, der durch eine plötzliche, von außen bewirkte Dehnung des Muskels ausgelöst wirdz.B. Patellarsehnenreflex (Knie-Sehen-Reflex) monosynaptisch, EigenreflexAuslöser: externe Dehnung des relevanten Muskels Muskelspindel-Dehnungsrezeptoren lösen Aktionspotentiale aus Afferente Spindelneurone übertragen APs über Hinterwurzel ins Rückenmark Verschaltung im Rückenmark auf Motoneuron im Vorderhorn, senden APs zurück zu dem Muskel Impulse bewirken kompensatorische Muskelkontraktion + Streckung des Beins Alltägliche Rolle: Aufrechterhaltung einer Körperposition trotz externer Kräfte Veranschaulicht Rolle des sensorischen Feedbacks bei motorischem Output Regulation von „Details“ auf untergeordneten Ebenen des Systems
Schutzreflex
Nicht monosynaptisch - Polysynaptisch --> neuronales Signal überquert mindestens 2 Synapsen = ein InterneuronZ.b. schmerzhafter Reiz wirkt auf Hand einReziproke Innervation: Kontrolle von Flexoren und Extensoren (Agonist (Erregung), Antagonist (Hemmung)) --> Bewegung ist am schnellstenErregung von exzitatorischen und inhibitorischen Interneurone
Rekurrente kollaterale Hemmung
Regulation der Systemkomponenten durch Kleine, inhibitorische Interneurone = Renshaw-Zellen hemmen Motoneuron, von dem sie Input erhalten Folge: Motoneurone hemmen sich selbst, wenn sie feuern Einzelne Motoneurone sind nur kurzzeitig aktiv
(dorso-)laterale Bahn
1. Bahn vom motorischen Cortex bzw. Hirnstamm zum Rückenmark Willkürmotorik, Bewegung der Gliedmaßen, CortexBesteht aus Tractus corticospinalis lateralis und Tractus corticorubrospinalis
Tractus corticospinalis lateralis
„direkte“ (zum Rückenmark) laterale BahnWichtiger Teil der PyramidenbahnGruppe von Axonen aus primären motorischen Cortex über Pyramiden der Medulla kreuzen in Pyramidenkreuzung weiterer Abstieg in die kontralateralen dorsolaterale weiße Substanz des RückenmarksVerbindungen mit Interneuronen der grauen Substanz des Rückenmarks – Verbindungen mit Motoneuronen der distalen Muskeln der Hände, Finger und Zehen Bewegung einzelner Finger/Zehen
Tractus corticorubrospinalis
„indirekte“ (Umschaltung auf Neurone im Hirnstamm) laterale BahnGruppe von Axonen aus primären motorischen Cortex Über Synapsen im nucleus ruber des MittelhirnsKreuzen + Abstieg durch die MedullaEinige enden in der Medulla in den Kernen der Hirnnerven, die die Gesichtsmuskeln kontrollierenRest: weiterer Abstieg im dorsolateralen Teil des Rückenmarks+ Verbindungen mit Interneuronen – Verbindungen mit Motoneuronen der distalen Muskeln der Arme und Beine
ventromediale Bahn
2. Bahn vom motorischen Cortex bzw. Hirnstamm zum Rückenmark Körperhaltung, Ganzkörperbewegung + Gliedmaßenbewegungen, die dazu gehören (z.B. laufen, klettern), Hirnstamm Besteht aus: Tractus corticospinalis anterior „direkt“ (zum Rückenmark) Ipsilateraler Abstieg vom primären motorischen CortexVentromediale Bereiche der weißen Substanz des RückenmarksAnteriorer Abstieg + diffuse Verzweigung + Innervierung Interneuronenschaltkreise in mehreren Rückenmarksegmenten auf beiden Seiten der grauen SubstanzTractus corticubulbospinalis „indirekt“ (Umschaltung auf Neurone im Hirnstamm) Motorischer CortexNetzwerk von Hirnstammstrukturen Tectum: auditorische & visuelle Infos über räumliche PositionenNucelus vestibularis: Infos über Gleichgewicht von Rezeptoren im OhrFormation reticularis: Regulierung komplexer arttypische BewegungenMotorische Kerne der Hirnnerven: GesichtsmuskulaturEinige: bilateraler Abstieg im ventromedialen Teil des RückenmarksJede Seite überträgt Signale von beiden HemisphärenJedes Neuron bildet Synapsen auf Interneuron von mehreren verschiedenen Rückenmarksegmenten, die die proximalen Muskeln von Rumpf & Gliedmaßen
ventromediale Bahn
2. Bahn vom motorischen Cortex bzw. Hirnstamm zum Rückenmark Körperhaltung, Ganzkörperbewegung + Gliedmaßenbewegungen, die dazu gehören (z.B. laufen, klettern), Hirnstamm Besteht aus: Tractus corticospinalis anterior „direkt“ (zum Rückenmark) Ipsilateraler Abstieg vom primären motorischen CortexVentromediale Bereiche der weißen Substanz des RückenmarksAnteriorer Abstieg + diffuse Verzweigung + Innervierung Interneuronenschaltkreise in mehreren Rückenmarksegmenten auf beiden Seiten der grauen SubstanzTractus corticubulbospinalis „indirekt“ (Umschaltung auf Neurone im Hirnstamm) Motorischer CortexNetzwerk von Hirnstammstrukturen Tectum: auditorische & visuelle Infos über räumliche PositionenNucelus vestibularis: Infos über Gleichgewicht von Rezeptoren im OhrFormation reticularis: Regulierung komplexer arttypische BewegungenMotorische Kerne der Hirnnerven: GesichtsmuskulaturEinige: bilateraler Abstieg im ventromedialen Teil des RückenmarksJede Seite überträgt Signale von beiden HemisphärenJedes Neuron bildet Synapsen auf Interneuron von mehreren verschiedenen Rückenmarksegmenten, die die proximalen Muskeln von Rumpf & Gliedmaßen
Tractus vestibulospinalis
Ventromediale BahnTeil des Tractus corticubulbospinalisv.a. Kontrolle von Kopf und Hals in Abhängigkeit vom Gleichgewichtssystem
Tractus tectospinalis
Ventromediale BahnOrientierung von Kopf und Augen
primärer motorischer Cortex (M1)
im Gyrus präcentralis des FrontallappensKonvergenzpunkt der kortikalen sensomotorischen Signalewichtigster Ausgangspunkt sensomotorischer Signale aus der Großhirnrindesomatotop organisiert (entsprechend einer Karte des Körpers)? Penfield & Boldrey 1937 Kartographierung von M1 beim Menschen durch elektrische StimulationSomatotopie, HomunculusRevision (z.B. Hand/Arm): nicht derart lokalisationistischsondern eher netzwerkartig– multiple Repräsentationen– eher komplex Bewegungsrichtung, -stärke– plastischM1 erhält sensorisches Feedback vom somatosensorischen Cortex differenzierte Innervation:mehrere Handareale Oberflächensensorik vs.Tiefensensorik (Muskel, Gelenke)Bedeutung für StereognosieMensch/Maschine-InteraktionenLasionseffekte: Defizite bei unabhängigen Bewegungen eines einzelnen KörperteilsAstereognosieReduzierung von Geschwindigkeit, Genauigkeit und Kraft von BewegungenKeine kompletten motorische Ausfälle Vermutlicher Grund: sekundär motorische Areale projizieren auch direkt in subcorticale Strukturen
Stereognosie
Der Vorgang der Identifikation von Objekten durch Berührung
Bewegungsplanung
In SMA und PMA. Veranschaulichung: Auf die Plätze! (parietal, frontal)Fertig! (SMA, PMA)Los! (M1)
Posteriorer Parietalcortex
(posteriore parietale Assoziationscortex)Area 5, erhält somatosensorischen InputArea 7, erhält komplexen visuellen Inputwesentliche Ausgänge: dorsolateral präfrontal sekundär motorisch frontales Augenfeld Bestimmung der „Ausgangslage“ Bestimmung der räumlichen Verhältnisse des eigenen Körpers bzw. seiner Komponenten der externen Objekte Steuerung der Aufmerksamkeit Schädigung des posterioren parietalen Cortex führen zu Defiziten in:Wahrnehmung und Gedächtnis räumlicher Beziehungen präzises Greifen und Heben Steuerung von Augenbewegungen und Aufmerksamkeit Apraxie Neglect
Apraxie
Folge einer Schädigung des posterioren parietalen Cortexes Störung von komplexen Willkürbewegungen Schwierigkeiten spezifische aus Zusammenhang gerissene Bewegungen auszuführen. Unbewusst sind Bewegungen noch ausführbar Unilaterale Schädigung kann dafür ausreichen (meist links)
Kontralaterale Neglect
Folge einer Schädigung des posterioren parietalen Cortexesmangelnde Reaktivität auf Reize, die auf der Körperseite kontralateral zur Läsionsseite liegen keine einfachen sensorischen oder motorischen Defizite meist rechts parietale Läsionen Patienten tun so als würde linke Seite der Welt nicht existieren, erkennen oft Problem nicht. Z.B. „Egozentrisches Links“ erkennbar durch Durchstreichtest
Cerebellum und Basalganglien
subcorticale Strukturenliegen nicht direkt in den absteigenden Bahnen der sensomotorischen Hierarchieinteragieren aber mit bestimmten Ebenen dieser Hierarchie Koordination, Modulation Sensorik/Motorik Befehl/Effekt
Cerebellum
enthält mehr als 50% der Neurone des Gehirnswichtige Eingänge: motorischer Cortex somatosensorischer Cortex, posteriorer Parietalcortex motorische Kerne des Hirnstamms, Vestibulärsystem wichtige Ausgänge: über den Thalamus zurück zum motorischen Cortex Funktionen: Steuerung von Bewegungsrichtung, -timing, -stärke Vergleich der motorischen Information (Efferenzkopie) mit den tatsächlichen Effekten Korrektur, Feinabstimmung bei ballistischen Bewegungen im prädiktiven Sinne motorisches Lernen
Basalganglien
komplexes System aus Kernen und Verbindungen empfangen vielfältige kortikale (und subcorticale) Inputs projizieren (nach diversen Verarbeitungsschritten) via Thalamus zum Cortex zurück v.a. in motorische Regionen Interaktion exzitatorischer und inhibitorischer VerbindungenFunktionen: Modulation des motorischen Outputs Kognition (z.B. Assoziationslernen) Störung der Basalganglien führen typischerweise zu Bewegungsstörungen Hypokinese, Hyperkinese häufig in Folge neurodegenerativer Erkrankungen Morbus Parkinson Morbus Huntington genetisch bedingt (Huntingtin)VeitstanzDemenz, Persönlichkeitsveränderungen
Neurodegenerative Erkrankung
Folge von Störungen der Basalganglien, Morbus Huntington (genetisch bedingt), Morbus Parkinson
Hypokinese
Folge von Störungen der Basalganglien
Hyperkinese
Folge von Störungen der Basalganglien
Morbus Parkinson
Folge von Störungen der BasalganglienDegeneration dopaminerger Neurone in der Substantia nigraVerlust der dopaminergen Innervation des StratiumsSymptome: v.a. Rigor, Tremor, Akinesie, Bradykinesie
Rigor
Symptom von Parkinson Muskelsteifheit
Akinese
Symptom von Parkinson, bezeichnet eine hochgradige Bewegungsarmut bis Bewegungslosigkeit
Funktionsprinzipien des sensomotorischen Systems
hierarchische Organisation teilweise funktionale Trennungsensorischer Input steuert motorischen OutputLernen verändert Art und Ort der sensomotorischen Kontrolle
Zentrale sensomotorische Programme
Theorie der Hierarchie zentraler Programme: die höchste Ebene (Assoziationskortex) erteilt generelle Befehlein den tieferen Ebenen des sensomotorischen Systems sind bestimmte Teilprogramme (Aktivitätsmuster) abgelegtfür komplexe Bewegungen sind passende Kombinationen der Aktivierung von Programmkomponenten notwendig wenn aktiviert, können diese weitgehend autonom und auf Basis relevanten sensorischen Feedbacks arbeitenunbewusstKontroll- und Koordinierungsfunktion durch Cerebellum und BasalganglienMotorische Äquivalenz: dieselbe einfach Bewegung (zentrales Programm) kann auf verschiedene Weise unter Beteiligung verschiedener Muskeln ausgeführt werdenz.B. Schreiben des eigenen Namens (mit Hand vs. Fuß) relevante Hirnstrukturen hierfür vermutlich im sekundären motorischen Cortex
Response-Chunking
Response-Chunking-Hypothese:Übung verbindet die Programme einzelner Handlungskomponenten zu Programmen, die Verhaltenssequenzen (Chunks) kontrollieren mehrere Chunks können auch zu Chunks höherer Ordnung verknüpft werdensequentielles Lernen z.B.: Schreibmaschine, Radfahren, Tennisspielen..--> Steigerung von Geschwindigkeit und Kontinuität
Spiegelneurone
Verbindung zwischen Wahrnehmung und Ausführung von Bewegungen Ableitung von Neuronenaktivität im ventralen prämotorischen Cortex des MakakenNeurone feuern sowohl bei der Ausführung der Bewegung als auch bei der Beobachtung derselben BewegungSpiegelneurone auch im inferioren ParietallappenMechanismus auch beim Menschen nachgewiesen (EEG, fMRT) Verstehen, Antizipieren, Imitieren
