Absteigende motorische Bahnen und die Kontrolle durch obere Motoneurone

Obere Motoneurone sind Neurone des Kortex und Hirnstamms, deren Axone absteigen, um die spinalen und hirnstammnahen Schaltkreise, die Muskeln ansteuern, zu befehligen und zu modulieren. Über absteigende Bahnen – allen voran den kortikospinalen Trakt – übersetzen sie Bewegungsziele in Aktivitätsmuster in unteren Motoneuronen und Reflexschaltkreisen.

Definition

Obere Motoneurone sind Neurone im zerebralen Kortex und Hirnstamm, die absteigende Bahnen bilden, welche die Bewegung steuern; ihre Axone beeinflussen untere Motoneurone und Interneurone im Hirnstamm und Rückenmark, anstatt Muskeln direkt zu innervieren.

Scope

Dieser Eintrag behandelt die absteigenden motorischen Bahnen, die Unterscheidung zwischen oberen und unteren Motoneuronen, die Rollen lateraler und medialer Bahnsysteme sowie die Art und Weise, wie kortikale und hirnstammnahe Systeme die spinale Ausgabe befehligen und modulieren. Es handelt sich um einen lehrreichen physiologischen Eintrag, der keine klinischen oder diagnostischen Anleitungen gibt.

Core questions

• Was unterscheidet obere von unteren Motoneuronen?
• Was sind die wichtigsten absteigenden Bahnen und welchen Beitrag leistet jede einzelne?
• Wie unterstützt der kortikospinale Trakt geschickte, fraktionierte Bewegungen?
• Wie modulieren absteigende Systeme spinale Reflexe und die Körperhaltung?

Key concepts

• Obere vs. untere Motoneurone
• Kortikospinaler (Pyramiden-)Trakt
• Laterale vs. mediale absteigende Systeme
• Retikulospinale, vestibulospinale, rubrospinale, tektospinale Bahnen
• Kortikomotoneuronale Verbindungen und Geschicklichkeit
• Modulation spinaler Reflexe durch absteigenden Input

Key theories

Laterale und mediale absteigende Systeme

Absteigende Bahnen sind in ein laterales System (insbesondere den kortikospinalen Trakt) organisiert, das distale Muskeln für feine, fraktionierte Bewegungen steuert, und ein mediales System (retikulospinal, vestibulospinal, tektospinal), das axiale und proximale Muskeln für Haltung und Grobmotorik steuert.

Kortikomotoneuronale Kontrolle der Geschicklichkeit

Bei Primaten sind direkte kortikomotoneuronale Verbindungen vom motorischen Kortex zu spinalen Motoneuronen mit der Fähigkeit zu relativ unabhängigen Fingerbewegungen und geschickter manueller Geschicklichkeit verbunden.

Mechanisms

Obere Motoneurone im primären motorischen Kortex und verwandten Bereichen bilden zusammen mit Hirnstammkernen absteigende Bahnen, die spinale Schaltkreise beeinflussen. Der kortikospinale Trakt, die primäre laterale Bahn, projiziert zu Interneuronen und – insbesondere bei Primaten – direkt zu Motoneuronen, die distale Muskeln steuern, und unterstützt so fraktionierte, geschickte Bewegungen; die meisten seiner Fasern kreuzen (dekussieren) in der Medulla. Mediale Bahnen, einschließlich des retikulospinalen und vestibulospinalen Trakts, steuern axiale und proximale Muskeln für Haltung, Gleichgewicht und Grobmotorik. Absteigende Systeme lösen nicht einfach Muskeln aus; sie stellen die Erregbarkeit spinaler Reflexschaltkreise und Interneurone ein, beeinflussen die Verstärkung von Reflexen und koordinieren sie mit willkürlichen Befehlen.

Clinical relevance

Die Unterscheidung zwischen oberen und unteren Motoneuronen ist ein Eckpfeiler der klinischen Neurologie, da Schäden an absteigenden Bahnen ein charakteristisches Muster von Anzeichen hervorrufen, das sich von dem eines Schadens an unteren Motoneuronen unterscheidet. Dieser Eintrag erklärt die zugrunde liegende Physiologie zur pädagogischen Orientierung und ist kein Werkzeug zur Diagnose oder Behandlung einer Einzelperson.

Evidence & guidelines

Die Organisation und Funktionen absteigender motorischer Bahnen sind etabliertes physiologisches Wissen, das in großen Übersichtsartikeln und Standardlehrbüchern der Neurowissenschaften zusammengefasst ist; dieser Eintrag fasst diesen Konsens zusammen und ist keine klinische Leitlinie.

History

Die Untersuchung des Pyramidenbahnsystems und des motorischen Kortex im neunzehnten und zwanzigsten Jahrhundert etablierte das Konzept der absteigenden Kontrolle von Bewegungen. Vergleichende Arbeiten und Studien an Primaten klärten dann die besondere Rolle direkter kortikomotoneuronaler Verbindungen bei der Geschicklichkeit und unterschieden laterale von medialen absteigenden Systemen, den hier zusammengefassten Rahmen.

Debates

Wie spezialisiert ist der kortikospinale Trakt für Geschicklichkeit über verschiedene Spezies hinweg?

Das Ausmaß der direkten kortikomotoneuronalen Konnektivität und ihre Verbindung zu unabhängigen Fingerbewegungen variieren bei Primaten und anderen Säugetieren, und die vergleichende Interpretation der Rolle des kortikospinalen Trakts bleibt ein Diskussionsthema.

Key figures

• Roger Lemon
• Volker Dietz
• Charles Sherrington

Seminal works

• lemon-2008
• kandel-2021

Frequently asked questions

Verbinden sich obere Motoneurone direkt mit Muskeln?

Nein. Obere Motoneurone beeinflussen untere Motoneurone und Interneurone im Hirnstamm und Rückenmark; die unteren Motoneurone sind diejenigen, die zu den Muskeln projizieren.

Warum ist der kortikospinale Trakt wichtig für Feinbewegungen?

Weil er, insbesondere bei Primaten, direkte Verbindungen zu Motoneuronen enthält, die distale Muskeln steuern, was relativ unabhängige Fingerbewegungen und geschickte manuelle Geschicklichkeit ermöglicht.