Az alvás-ébrenlét „központjai”

Az alvás idegi szabályozása I.• arabok elképzelése az alvásról• neurális és humorális elméletek• passzív hipotézis - alapállapot az alvás –

ébresztő központot kell keresni• aktív hipotézis – alapállapot az ébrenlét, ez

gátlódik – alvásközpontot kell keresni

• a passzív elméletet sok klasszikus adat támogatta– Bremer átmetszései a 30-as években

• encephale isole – normál alvás-ébrenlét• cerveau isole – alvásra és barbiturát hatásra

emlékeztető orsók, 10-15 Hz – következtetés: az alvás oka a deafferentáció– Magoun: a szenzoros input közvetve hat - a metszési

síkok között ébresztő központ– Moruzzi és Magoun, 1959, a hídi-középagyi

tegmentumban mediálisan található formatio reticularis irtása ,

– Scheibel és Scheibel, 1958 – anatómiai szubsztrátum– Shute és Lewis, 1967 – kolinerg vetület

Az alvás idegi szabályozása II.• a passzív elmélet nem cáfolja az aktív hipotézist• a paradox alvás egyértelműen alátámasztja• intenzív kutatás az alvásközpont után• alvásközpontok

– kritériumok: irtás, ingerlés, spontán aktivitás– agytörzsi átmetszések hatása – midpontine

pretrigeminal lézió, Batini 1959 • anterior FR-ben erős aktiváló struktúra• szenzoros input szerepe másodlagos• a metszési sík alatt alvásközpont van

– tractus solitarius – Dell, 1963• összegyűjti a motoros és vegetatív területen létrejövő

gátló hatásokat – adott szint után alvást okoz• de: intenzív ingerlés paradox alvás szerű állapotot

okoz• de: vérnyomás esést is kivált – alvás ezért jöhet létre

– raphe – Jouvet, 1967• lézió méret arányos álmatlanságot okoz macskában• PCPA hasonló hatású, 5-HTP visszahozza az alvást• de: egysejt aktivitás – W > SWS > PS• de: patkányban rövid hatás, macskában is elmúlik• de: ismételt PCPA, fokozatos irtás, átmeneti zavar• de: ingerlés analgéziát okoz, nem alvást

Az alvás idegi szabályozása III.– talamusz

• a talamusz nem-specifikus magjainak (midline, intralaminar, reticular) lassú ingerlése – recruiting potenciálokat, előkészítő magatartást okoz (1942)

• Andersen és Anderson, 1968 – orsó mechanizmus vizsgálata: szinkronizáció = alvás generalizáció

• dorzális ARAS ág felértékelődik• de: talamusz irtás csak az orsókat szünteti meg, az

alvást és a delta aktivitást nem• de: Karen Ann Quinlan: 1975 kardiopulmonáris arrest,

1976 gépről levéve, 1985 meghal - perzisztens vegetativ állapot – talamusz lézió, de ép agytörzs és bazális előagy, megtartott alvás-ébrenléti ritmus

– bazális előagy • von Economo , 20-as évek, járványos agyvelő

gyulladás (encephalitis lethargica) – nem spanyol nátha

• a lézió hatása helyfüggő• Nauta (1946) patkányban reprodukálja (de: SCN!)• Sterman és Clemente (1962) macskában alvás

lecsökken, vagy fragmentálódik • BRAC megtartott (teljesítmény, REM alvás)• kis és nagy frekvenciájú ingerlés – alvás , • hűtés, melegítés, ACh kristályok – Hernandez-Peon• alvás alatt aktiválódó sejtek is vannak a területén

Jelenlegi állapot• a mai elképzelések szerint a híd és középagy FR-

ben, és más helyeken aktiváló struktúrák vannak – transzmitter rendszerek ,

• a területek ingerlése ébrenlétre jellemző EEG mintázatot indukál

• a hatás a talamusz és a kéreg idegsejtjein jön létre

• a talamusznak két (inkább három) működési módja van – transzmissziós és oszcillációs

• az oszcilláció a retikuláris mag sejtek sajátságaiból és kapcsolatainkból következik ,

• ha az aktiváló hatások csökkennek, a talamusz oszcillációs módba megy át – alvási orsók

• ha tovább csökkennek – lassú kérgi oszcilláció – összerendezheti a K-komplexeket (azonos vele?) és a talamikus delta aktivitást

• a transzmitter rendszerek mediátorainak sejtszintű hatásai átfednek

• újabban „alvásközpontot’ is leírtak - VLPO

------------------------------------

Agytörzsi átmetszések

Gottesmann C., Prog. Neurobiol. 59 (1909): 1-54

Agytörzsi léziók

Lindsley et al., Electroenceph. Clin. Neurophysiol. 1 (1949): 475-486

ARAS

Starzl, T.E., et al., J. Neurophysiol. 14 (1951): 461-477

Kérgi ACh felszabadulás

atro

pine

FR ingerlés

Kanai, T. and Szerb et al., Nature 205 (1965): 80-82

A híd közepén végzett átmetszés

von Economo

Bazális előagyi alvásközpont

Bazális előagyi ingerlés I.

Bazális előagyi ingerlés II.

Felszálló aktiváló rendszerek

Kolinerg pályák

Butcher,L.L., Woolf,N.J., In: Alzheimer’s and Parkinson’s Diseases, Plenum, 1985

Az orexinek szerkezete

Samson,W.K., Resch,Z.T. Trends Endocrinol. Metab. 11:257-262, 2000

preproorexin

Az orexinerg rendszer

Kilduff,T.S., Peyron,C., TINS 23:359-365, 2000

Aktiváló területek

midline and intralaminar nuclei (glu)

midbrain and pontine nuclei

(NA, ACh, glu, 5-HT, DA)

posterior-lateral hypothalamus

(HA, ORX)

magnocellular BF sytem

(ACh, GABA, ?)

Blumenfeld, H., Neuroanatomy through Clinical Cases, Sinauer Associates Inc., Sunderland, MA, USA, 2002, Fig. 14..11

locus coeruleus

locus coeruleus

area tegmentalis lateralis

area tegm.lateralis

A noradrenerg (NA) rendszer

Blumenfeld, H., Neuroanatomy through Clinical Cases, Sinauer Associates Inc., Sunderland, MA, USA, 2002, Fig. 14..12

A szerotoninerg (5-HT) rendszer

Blumenfeld, H., Neuroanatomy through Clinical Cases, Sinauer Associates Inc., Sunderland, MA, USA, 2002, Fig. 14..10

locus coeruleus

A dopaminerg rendszer

Blumenfeld, H., Neuroanatomy through Clinical Cases, Sinauer Associates Inc., Sunderland, MA, USA, 2002, Fig. 14..13

locus coeruleus

A hisztaminerg (HA) rendszer

Blumenfeld, H., Neuroanatomy through Clinical Cases, Sinauer Associates Inc., Sunderland, MA, USA, 2002, Fig. 14..9

nucleus basalis

fornixseptum medialisBroca

nucl. pedunculopontinus et laterodorsalis tegmentinum

nucl. pedunculopontinus tegmentinum

nucl. laterodorsalis tegmentinum

A kolinerg (ACh) rendszer

Talamo-kortikális kapcsolatok

A talamusz működési módjai

+130 mV Eeq(Ca++) LVA (T) és HVA (N, P/Q) áramok

-100 mV Eeq(K+) delayed rectifier, M-áram, A-áram, AHP, leak

-90 mV Eeq(Cl-)

0 mV vegyes csatorna Ih (Na+ és K+)

NyP

+65 mV Eeq(Na+) gyors Na-csatorna perzisztens Na-csatorna

Ion csatornák I.

Fig. 6.12, In : Fundamental Neuroscience (ed.: Zigmond, M.J. et al.), Academic Press, 1999

Ion csatornák II.

Buzsaki, G., and Traub, R.D., In: Epilepsy: A Comprehensive Textbook, Lippincott-Raven Publ., Philadelphia (1997):819-830

Kérgi piramissejt in vitro

Talamikus sejt

K+

Ih

M?

5-HT?NA β

GAB

A B

H 2

A1

5-HT?

M?

IKG K+

IKL

K+

McCormick,D.A. Prog. Neurobiol. 39:337-388, 1992 nyomán

A 1

Na+

NA

Agykérgi piramissejt

K+

IAHP

M ?

5-HT?NA β

GAB

AB

H 2

A?

5-HT?

5-H

T 1A

M?

IKG K+

IM

K+

McCormick,D.A. Prog. Neurobiol. 39:337-388, 1992 nyomán

IAHP

IM

Br -0.3

Br -0.4

Br -0.8

VLPO

Lu J. et al., J.Neurosci. 22 (11) (2002):4568-4576 Saper C.B. et al., TINS 24 (2001):726

VLPO és c-fos

A VLPO vetületei

Saper,C.B., et al., TINS, 24:726-731, 2001