Part 6 The Sensory Function of CNS 1
Somatic senses Senses Mechanoreceptive somatic senses Tactile and position Thermoreceptive senses Pain sense Special senses Visceral senses 2
Five basic types of sensory receptors Mechanoreceptors Thermoreceptors Nociceptors (Pain receptors) Electromagnetic receptors Chemoreceptors 3
The somatosensory system includes multiple types of sensation from the body--- light touch, pain, pressure, temperature, joint and muscle position sense (also called proprioception). 4
Pathway of sense Cerebral cortex Thalamus Brain stem Spinal cord Afferent nerve 5
Modulation of Sense on Pathway 6
Sensory pathways in spinal cord Two alternative pathways: The dorsal column-medial lemniscal system Fine touch, two-point discrimination, phasic or position sensation dorsal column cross in medulla medial lemniscal system thalamus The anterolateral system Pain, warmth, cold, crude tactile, tickle and itch, sexual sensation dorsal spinal roots cross in spinal cord brain stem and thalamus 7
1.The dorsal column-medial lemniscal system 8
2. The anterolateral system 9
Structure of Thalamus 10
Function of thalamus A relay station to the cerebrum for all varieties of sensory input except olfaction 11
1. Specific sensory relay nuclei Somatosensory ventral-posterior (VP thalamus) somatosensory area I Visual signal lateral geniculate body visual cortex Auditory signal medial geniculate body auditory cortex 12
Nuclei of Thalamus 13
2. Associated nuclei Association nuclei receive their driving inputs from other cortical areas Anterior nucleus ventral-lateral nucleus Pulvinar nucleus 14
3. Nonspecific projection nuclei Nonspecific nuclei" connect to association areas of cortex Medial nucleus Nuclei in lamina 15
Specific projection system of thalamus The projecting system of thalamic relay nuclei receives fibers from ascending somatosensory pathways and projects mostly to a localized (discrete) region of the cortex - focal projection 16
Nonspecific projection system of thalamus Nonspecific thalamic nuclei receive afferent fibers from reticular formation and send fibers to very broad regions of cortex - diffuse projection 17
A: cut the specific projection pathway B: cut the nonspecific projection pathway 18
Sensory areas of cerebral cortex 19
Somatosensory cortex Somatosensory area I Brodmann s areas: 3-1-2 Somatosensory area II 20
21
Pain 22
疼痛反应和生物学意义 伤害性刺激 痛感觉 ( 不是单一感觉, 有经验成分 ) 痛反应, 包括局部反应 ( 红肿 ), 植物神经反应, 行为反应 ( 如防御运动反射, 不愉快情绪等 ) 生物学意义 机体的自我保护 许多疾病的症状, 提供诊断线索 也会影响机体正常生理活动 要求镇痛 23
疼痛 无人想要的礼物 [ 美 ] 保罗 布兰德 菲利浦 扬西著 布兰德博士发现,4 岁的小姑娘丹耶是一名 先天无痛症 患者 丹耶的爸爸和妈妈 想方设法让他们的女儿知道, 手指是不能咬的 可这都是徒然 随着伤口在丹耶的手指上一个个地神秘出现, 父母的恐怖也变成了绝望 (P3-P5) 浙江大学医学院基础医学整合课程 各论 III 七年后, 丹耶 11 岁, 住在一家慈善机构里, 丹耶失去了大多数手指, 肘部也经常脱臼 因为手臂和断肢上的溃疡, 她遭受着慢性败血症的折磨 因为咀嚼舌头的习惯, 她的舌头被划破了, 造成了严重的疤痕 (P6) 布兰德博士说 : 丹耶属于那种所谓 先天无痛症 患者的极端病历 : 她因为缺乏 疼痛预警 而生活在一种随时随地的危险之中 布兰德博士认为 : 疼痛令人不快的性质正是人得以保护自身的关键 只有在与其他感觉, 诸如触觉 痒 甜 香等感觉信号竞争中居优势的情况下, 疼痛信息才可穿越所谓 脊髓之门, 传达到大脑之中, 并在大脑意识作用下, 做出一种 反应, 如去吹烫伤的手指, 或去揉搓撞疼的脚 (P393) 24
疼痛的定义 疼痛的概念经过了不断的修改, 目前的定义 是 : 一种不愉快的感觉及情绪体验, 与实际 发生的和可能发生的组织损害有关 疼痛是一种主观的感觉, 它受到多种因素的 影响 如个人的情绪, 社会角色, 教育和社 会文化背景等 25
躯体痛 类型 快痛 : 又称第一痛 是一种尖锐的 感觉清晰和定位明确的 速生速灭的疼痛 情绪变化不明显 慢痛 : 又称第二痛 是一种烧灼样的 定位较模糊 慢生慢灭的疼痛 情绪变化明显和自主神经反应强烈 ( 呼吸和血压 ) 包括深部组织痛, 体腔壁痛 内脏痛 真内脏痛 : 包括绞痛, 胀痛等多属于慢痛 牵涉痛 : 内脏疾病引起的体表痛, 慢痛性质 26
痛觉感受器 1. 痛觉感受器 : 又称伤害性感受器, 游离神经末稍 大多属感受致痛性化学物质的化学感受器 也有些属机械感受器 广泛分布于皮肤 关节 肌肉 内脏等 2. 分类 : 与快痛有关的 A 纤维传导的机械温度伤害性感受器, 在刺激弱时, 感受触压和温度觉, 刺激强时 ( 高阈值 ), 产生痛觉 与慢痛有关的 C 纤维传导的多觉伤害性感受器, 阈值高, 是主要的痛觉感受器 3. 刺激产生内源性致痛因子 :1 直接从损伤细胞释放 (K+ H+ 组胺 5-HT Ach 等 )2 由损伤细胞释放的酶合成 ( 缓激肽, PG 等 )3 伤害性感受器释放 (P 物质 ) 27
神经纤维的分类 A 类 f ( 有髓鞘躯体传入 传出 ) Aα 初级肌梭传入 15μ m 100m/s 传出至骨胳肌 (13-22) (70-120) Aβ 皮肤触压觉传入 8μ m 50m/s Aγ 传出至肌梭 5μ m 20m/s A 皮肤痛温觉传入 3μ m 15m/s B 类 f 植物神经节前 3μ m 7m/s C 类 f ( 无髓 ) sc 植物神经节后 0.5μ m 1m/s drc 背根痛觉传入 0.5μ m 1m/s 28
躯体痛的传导通路 快痛 : 由 A f ( 谷氨酸 ) 后角 I 或 V 层换元 ( 交叉 ) 脊丘束外侧 f( 新脊丘束 ) VPL 感觉 I 和 II 区 主要对痛觉的空间定位和感觉性质起主导作用 慢痛 : 由 c.f (P 物质 ) 后角 I 或 V 层换元 ( 交叉 ) 脊网束, 脊髓中脑 f, 脊丘束内侧 f( 旧脊丘束 ), 统称旁中央上行系统 脑干核群 丘脑髓板内核群 ( 束旁核, 中央外侧核等 ) 边缘系统 ( 扣带回等 ) 和下丘脑 主要对痛觉的强度分辨起主导作用 29
痛觉上行传导通路 30
两个痛觉传导通路的比较 Direct (fast) Indirect (slow) Tract Lateral-STT Lateral-STT Spinoreticular tract (SRT) Origin Lamina I & IV, V Lamina I, IV,V, (and VII, VIII) Somatotopic organisation Yes No Body representation Contralateral Bilateral Synapse in reticular formation No Sub-cortical targets None Hypothalamus Limbic system Autonomic centres Thalamic nucleus Ventral posterolateral (VPL) Intra-laminar nuclei Other midline nuclei Cortical location Parietal lobe (SI cortex) Cingulate gyrus Role Other functions Discriminative pain (quality, location) Temperature Simple touch Yes Affective-arousal components of pain 31
脊髓对痛觉的调制 闸门控制学说 : Melzack 和 Wall(1965) 提出 脊髓背角 II 层的胶样质细胞 (SG)( 内阿片肽 ) 与痛觉传入纤维形成突触前抑制, 从而调节传入纤维 (P 物质 ) 对 V 层 T 细胞的兴奋能力 SG 细胞既受到后根传入纤维的联系, 又受到高位中枢 ( 中脑导水管中央灰质 PAG 延髓腹内侧网状结构 RVM)(5-HT) 下行的联系 后根粗纤维会兴奋 SG, 最终抑制痛觉, 细纤维抑制 SG, 最终易化痛觉 32
闸门学说示意图 高位中枢下行 5-HT 纤维 脊髓投射神经元 丘脑 DRG: 背根神经节神经元,SG: 背角胶质中间神经元 ;+: 兴奋, : 抑制 33
Painful stimuli evoke CNS responses. Descending analgesic system. 34
闸门学说的意义 同样的痛觉物理刺激引起的痛觉感受可 不一样, 如搓皮肤后感觉疼痛减弱 个体的心情 注意力 以前的经验等 的整合会影响痛觉的感受, 从而产生不 同的痛反应 Endorphins 或体内的镇痛物质可以帮助 闸门关闭 ; 如果痛觉闸门开得更大, 则 引起一些持续的病理痛如偏头痛 35
闸门学说的应用 -- 跨皮电刺激神经 (TENS) 根据疼痛闸门控制学说于 70 年代发展起来, 用电池供电的袖珍仪器, 是治疗疼痛为主的无损伤性治疗方法 产生镇痛作用的 TENS 的强度 往往只兴奋 A 类纤维 随着年龄增长,A 纤维退化 较 C 纤维快, 故老年人不易 通过 TENS 来镇痛 36
脑干对痛觉的调制 内源性痛觉调制系统 1. 第三脑室尾端沿中脑导水管到第四脑室头端的导水管周围灰质 (PAG) 为内源性痛觉调制下行抑制系统的共同通路 ( 内阿片肽系统 ) 2. PAG 经延髓头端腹内侧网状结构 (RVM) 传递, 包括中缝核, 蓝斑核, 网状巨细胞核等 沿背外侧索下行到脊髓后角, 调节 SG 细胞 (5-HT 系统 ) 3. 上述核群和通路也形成内源性痛觉调制下行易化 系统 37
丘脑和皮层对痛觉的调制 快痛的与痛觉定位与辨认有关的纤维投射到 VPL, 再到大脑皮层感觉 I 和 II 区 感觉 II 区与痛觉的关系很密切 传导慢痛的纤维到达丘脑髓板内核群 ( 束旁核, 中央外侧核等 ), 在到边缘系统 ( 扣带回等 ) 和下丘脑, 痛觉在丘脑和边缘系统产生, 并同时引起情绪反应和自主神经功能的反应 边缘系统与疼痛时的情绪活动和植物性功能变化有密切联系 : 电刺激伏核 隔区 杏仁核可镇痛 总之, 在中枢各级水平可调制疼痛反应 38
True visceral pain Causes: Visceral pain Ischemia Chemical stimuli Spasm of a hollow viscus Overdistention Referred pain 39
内脏痛特点 : 1 发起缓慢, 持续时间长 2 定位不精确 3 对机械牵拉 痉挛缺血 炎症等敏感而对锐器切割 烧灼等不敏感 4 伴不愉快情绪与呼吸血压等变化 5 并可引起牵涉痛 内脏痛的传入 f: 大部分内脏 : 由交感 N 传入 f 传入 食管 气管 部分盆腔脏器 : 由副交感 ( 迷走 n. 盆 n.) 传入 f 传入 40
牵涉痛 Referred pain 内脏发生疾病, 表现出远离内脏的躯体位置疼痛 心脏 心前区, 左臂尺侧 (C3-T5) 胃 肝 胆 左上腹 肩胛间 右肩胛 上腹中部 (T7-10, C3-4) 阑尾炎 上腹部 脐部 (T10) 肾结石 腹股沟区, 后腹膜骨骼肌 41
Surface areas of referred pain 42
Mechanism of referred pain 1. Convergence theory 43
2. Facilitation theory 44
General Questions Specific projection system Non-specific projection system Referred pain What is the sensory area of cerebral cortex? Please describe its details. 45