Somatosensorisches System

Das somatosensorische System übermittelt Informationen über Berührung, Druck, Vibration, Gliedmaßenposition (Propriozeption), Temperatur und Schmerz vom Körper an das Gehirn. Seine peripheren Rezeptoren und zentralen Bahnen sind somatotop organisiert, sodass die Körperoberfläche geordnet auf den Thalamus und den somatosensorischen Kortex abgebildet wird.

Definition

Das somatosensorische System umfasst die peripheren Mechanorezeptoren, Thermorezeptoren und Nozizeptoren, die aufsteigenden Bahnen des Hinterstrang-Lemniskus-Systems und des anterolateralen (spinothalamischen) Systems, die somatosensorischen Relaiskerne des Thalamus sowie den primären und sekundären somatosensorischen Kortex, die den Körper repräsentieren.

Scope

Dieser Eintrag behandelt die Rezeptoren und aufsteigenden Bahnen der Körperempfindung, die somatotope Organisation des somatosensorischen Kortex, das Säulenprinzip der kortikalen Organisation und einen Überblick über die Schmerzmodulation. Er dient als Referenz und zu Bildungszwecken und befasst sich nicht mit der klinischen Beurteilung oder Behandlung von sensorischen oder Schmerzzuständen.

Core questions

• Wie werden verschiedene Submodalitäten der Körperempfindung umgewandelt und durch unterschiedliche Bahnen geleitet?
• Wie wird die Körperoberfläche somatotop auf den Kortex abgebildet?
• Wie ist die kortikale Verarbeitung in Säulen gleicher Funktion organisiert?
• Wie wird die Schmerzübertragung innerhalb des Nervensystems moduliert?

Key concepts

• Somatotopie und der sensorische Homunkulus
• Hinterstrang-Lemniskus-System
• Anterolaterales (spinothalamisches) System
• Kortikale Säulen und Modalitätensegregation
• Propriozeption
• Nozizeption und Schmerzmodulation

Key theories

Gate-Control-Theorie des Schmerzes

Melzack und Wall postulierten, dass die Übertragung nozizeptiver Signale vom Rückenmark zum Gehirn durch die relative Aktivität von Afferenzen mit großem und kleinem Durchmesser sowie durch absteigende Einflüsse moduliert oder 'gesteuert' wird, sodass Schmerz keine einfache direkte Ablesung einer Verletzung ist.

Mechanisms

Spezialisierte Rezeptoren wandeln mechanische, thermische und noxische Reize um. Diskriminative Berührung und Propriozeption steigen im Hinterstrang-Lemniskus-System auf, während Schmerz und Temperatur im anterolateralen System aufsteigen; beide leiten über den Thalamus zum somatosensorischen Kortex weiter. Penfield und Boldrey kartierten den somatotopen sensorischen Homunkulus über den Gyrus postcentralis, und Mountcastles Aufzeichnungen zeigten, dass der Kortex in vertikale Zellensäulen organisiert ist, die Modalität und rezeptives Feld teilen, wodurch das Säulenprinzip der kortikalen Organisation etabliert wurde. Die Gate-Control-Theorie von Melzack und Wall zeigte ferner, dass die nozizeptive Übertragung aktiv moduliert und nicht fixiert ist.

Clinical relevance

Da sensorische Submodalitäten in anatomisch unterschiedlichen Bahnen verlaufen, führen Läsionen zu charakteristischen Mustern des sensorischen Verlusts, und der somatosensorische Kortex ist eine wichtige Referenz für die kortikale Kartierung. Dieser Eintrag beschreibt die normale Organisation zu Bildungszwecken und ist keine Grundlage für die Diagnose oder Behandlung von sensorischen Störungen oder Schmerzen.

Evidence & guidelines

Das Verständnis des somatosensorischen Systems basiert auf Einzelzell-Elektrophysiologie, kortikaler Stimulationskartierung, anatomischem Tracing und menschlicher Neurobildgebung. Die Säulenorganisation leitet sich von Mountcastles Aufzeichnungen ab, die kortikale Karte von Penfield und Boldrey und die Schmerzmodulation von Melzack und Walls Gate-Control-Theorie; Standardreferenzbehandlungen finden sich in umfassenden Neurowissenschafts-Lehrbüchern.

History

Die aufsteigenden sensorischen Bahnen wurden im neunzehnten und frühen zwanzigsten Jahrhundert durch klinisch-anatomische Korrelationen abgegrenzt, und die kortikale sensorische Karte wurde durch Penfield und Boldreys intraoperative Stimulation kartiert. Mountcastles Aufzeichnungen aus der Mitte des Jahrhunderts etablierten die Säulenorganisation des sensorischen Kortex, und die Gate-Control-Theorie von 1965 definierte Schmerz als ein moduliertes und nicht rein fest verdrahtetes Signal neu.

Key figures

• Vernon Mountcastle
• Wilder Penfield
• Ronald Melzack
• Patrick Wall

Seminal works

• mountcastle-1957
• penfield-boldrey-1937
• melzack-wall-1965

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen dem Hinterstrang- und dem anterolateralen System?

Das Hinterstrang-Lemniskus-System leitet feine Berührung, Vibration und Propriozeption, während das anterolaterale (spinothalamische) System Schmerz und Temperatur leitet; sie kreuzen die Mittellinie auf verschiedenen Ebenen, weshalb bestimmte Läsionen diese Empfindungen dissoziieren.

Was ist eine kortikale Säule?

Eine kortikale Säule ist eine vertikale Gruppe von Neuronen, die die Schichten des Kortex durchspannt und funktionelle Eigenschaften wie sensorische Modalität und die Lage des rezeptiven Feldes teilt; Mountcastle beschrieb diese Säulenorganisation im somatosensorischen Kortex.