Nervesystemet– hvordanpåvirkesenhjerneunderutvikling?

PerBrodalInstituttformedisinskebasalfag

UniversitetetiOslo

NorskBarnesmerteforeningTverrfagligseminar9.mai2016

Barnehjernenerikkeenlitenvoksenhjerne

P.Brodal2016 2

Nervecellerkommuniserervedsynapser

P.Brodal2016 3

Elektrisksignal Synapse

Dendritt

Akson

Frisetting av nevrotransmitter

Mange synapser kan endres ved bruk

Sentralnervesystemet anlegges som etrør

4P.Brodal2016

§ Innfolding fraryggsiden

22 dagers embryo – 1mm

Foldingerogulikvekstavrøretsforskjelligedeler

P.Brodal2016 5

36 dagers embryo – ca 1 cm.

Proliferasjonogmigrasjon

P.Brodal20166

• Økning i antall nevroner ved celledeling• Forflytning (migrasjon)• Differensiering• Utvekst av aksoner• Etablering av synaptiskeforbindelser• Mangenevroner elimineres i utviklingen

Nevroepitel

Utviklingavhjernenetterfødselen

P.Brodal2016 7

§ Førsteleveår:nestentredoblingvekt

§ Voksenvektoppnåsved5-7årsalder

§ Stadigremodelleringfremtilvoksenalder• Størstsynapsetetthetikorteks

førstetilandreleveår,deretteravtagende

Nyfødt

2år

Hjernens organisering:Utbredte,oppgaverelaterte nettverk

P.Brodal2016 8

Nettverkene”deler”mangenevrongrupperNettverk for beslutninger

og målrettede handlinger

Nettverk for kroppsskjema og kroppsbilde

Nettverk for viktighet

Nettverk for motivasjon/affekt/emosjoner

Nettverk for oppmerksomhet

Utviklingavfunksjonellenettverk

P.Brodal2016 9Fair et al. 2008

MYELINISERING:økningilangefunksjonelleforbindelser

SYNAPSE-ELIMINASJON:reduksjonitetthetavlokaleforbindelser(?)

Nettverkenestidligeutvikling

§ Spedbarn:uspesifiserte,mangemuligheter• språkutviklingetterfjerningavdenenehemisfæren• utviklingavsymptomervedulikebarnepsykiatriskelidelser

§ Gradvisspesialisering– sensitive(kritiske)perioder• synssystemet• hørsel(cochleaimplantat)

10P.Brodal2016

ASD:abnormsynapseeliminasjonavlangeforbindelserårsaktilregresjonved2-årsalder?(Karmiloff-Smithetal.,2014)

Alarmsystemerforoverlevelse

P.Brodal2016 11

Livsviktige”alarmer”§ Opplevelse:

• Smerte• Angst,frykt• Tretthet

§ Hensikt:• Opprettholdehomøostase(fysiologisk)• Mestretruslermotpersonensintegritet(fysisk,psykologisk,sosialt)• Beggetilfellerstressresponsogendretatferd

12P.Brodal2016

Viktigpresiseringombrukenavbegrepetsmerte

Bennett&Hacker:Philosophical FoundationsofNeuroscience.Blackwell2003

§ Subjektetforsmertenerpersonensomtilkjennegirden,ikkehanssinnellerhjerne

§ hvorårsaken tilsmertenerlokalisert,måskillesfrahvorsmertenkjennes

13P.Brodal2016

Frinerveendingerfangeroppsignaleromtruslermothomøostasen

P.Brodal2016 14

”Nakent”akson

Schwanncelle

”Bader” ivevsvæskenogovervåkersammensetningenogmekaniskepåkjenningerivevet

Signalerfranociseptorernårmangedeleravsentralnervesystemet

P.Brodal2016 15

Tractusspinothalamicus

Ryggmargensdorsalhorn

Thalamus

Hjernebarken

AmygdalaHypothalamus

Kjerner i hjernestammen involvert i stressresponser

Smerteopplevelse

Plastiske endringer: endret respons senere

Utvikling av sensoriske systemer

Wolf,A.R.:Pain,nociceptionandthedevelopinginfant1999:

§ 6uker:forbindelsemellomperiferesensoriskenevronerognevroneriryggmargen

§ Gradvisinnervasjonavperiferevev– fullførthudogslimhinnerrundt20uker

§ Fødsel:reseptortetthetsomhosvoksne(ellerhøyere)§ 24uker:thalamokortikale nevroneretablerersynapser§ 30uker:myeliniseringavoppstigendesensoriskebaner§ SER(sensory evoked responses)kanfremkallesintrauterint

P.Brodal2016 16

Utviklingavsensoriskesystemer,forts.§ Nedstigendebanerforsensoriskkontrollogryggmargens

internevronererumodnevedfødselen§ Synaptiskeendringeridorsalhornetselvomsignalerikkeledes

videresentralt§ Umodenheteniutviklingavnedstigendekontrollsystemerog

internevronerkanforklareat• reseptoriskefeltererstore• responseneervedvarendeogtildelsuforutsigbare

P.Brodal2016 17

Tilbaketrekningsrefleksen=smerteopplevelse?

Wolf,1999:

§ Prematurebarnhar kraftigere responser pånociseptorakrivering enn fullbårne…

§ menresponsene er mindre diskriminerende og utløses frastørre reseptoriske felt

§ tidlig prematurehar økt sensitivitet og tendens tilhypersensibilisering

P.Brodal2016 18

Tidligeerfaringersetterspor…

P.Brodal2016 19

Tidligsmertepåvirkning..Lloyd-ThomasandFitzgerald(1996):

§ Det er mer og mer holdepunkter forattidlig eksponering forsmertestimuli medfører uheldige virkninger på senere utvikling avnervesystemet

§ …potensielt skadelige stimulitrenger neppe å trenge innibevisstheten forå endre utviklingen av sensoriske systemer

P.Brodal2016 20

Generelt: Både fysiske og psykiske påkjenninger (stress) kan bidra til senere

endret stressrespons (inkl. smerteatferd) og sårbarhet for angst og depresjon

Psykologiskpåvirkning:”Mothering styleandgeneeffects”

21

Sapolsky (NatureNeurosci.7:791-792,2004)

Økt serotonin

Økt ekspresjon nervevekstfaktor i hippoampus

Demetylering av glukokortikoid-reseptorgenet

Permanent økning i NGF-indusert GR ekspresjon i hippocampus

VoksenHøy GR akt. i hippocampusLavt glukokort.nivåHøy akt-”licking/grooming”

Moren: ”highlicking/grooming”

P.Brodal2016

Tidligpåvirkningerikkeskjebne…

Sapolsky (NatureNeuroscience 7:791-792,2004)

§ Thus,earlyexperiencecanhavelifelongconsequencesrangingfromthemoleculartothebehaviorallevel….

§ But,tothereliefofmanyofus,earlyexperienceisnotnecessarilydestiny…

P.Brodal2016 22