Basal ganglier projektionssystemer Cortex-basal ganglie-thalamus-corticale projektionsssystemer Anatomi Motoriske symptomer Cognitive forstyrrelser Personlighedsforstyrrelser Emotionelle forstyrrelser Quiz Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

ANATOMI Basalganglier Striatum Nuc. Caudatus Putamen Globus pallidus externa og interna (Gpe og Gpi) Nuc. Subthalamicus (STN) Substantia nigra pars compacta og pars reticularis (SNc og SNr) Ventral Tegmental Area (VTA) Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

Basal ganglier Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

ANATOMI Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

ANATOMI Indskan billede Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

Pathology of Parkinson’s Disease Ætiologi: Miljøfaktorer, pesticider, kemisk lighed med MPTP Genetiske forhold a) risiko 1-2‰, over 50 år1% b) hvis en søskende har PD stiger risikoen til 5-6%, hvis en søskende + en forældre stiger risikoen til 20-25% c) aut. dom. arvelig defekt i genet for α-synuclein på kromosom 4, kun beskrevet i græsk-italiensk familie; α-synuclein er efterflg. også påvist i Lewy-legemer hos patienter med sædvanlig sporadisk PS, måske er patomekanismen en defekt i den axonale transport d) recessiv arvelig PS ses især hos patienter med debut af sygdommen før 40-års alderen, skyldes mutation i parkin genet på kromosom nr. 6 en kombination af 1) og 2) Oxidativt stress syndrom p.g.a. et overskud af frie radikaler muligvis provokeret af a) den øgede jernaflejring i SN, som man finder ved PD, b) mangel på mitochondrie-complex I, som man også har påvist ved PD, på den anden side kan oxidativt stress også medføre mitochondrie-complex I mangel, c) Glutathion reductase mangel Senest er infektion med en jordbakterie nævnt son mulig årsag Er PS en prion sygdom jvf. Overførelse af LB til transplanterede DA neuroner formentlig fra den syge parkinsonhjerne On the left top is a picture of a normal midbrain with abundant pigmentation of the substantia nigra. Below that is the midbrain from a Parkinson’s disease patient with the substantia nigra depigmented. The second set at the top is the microscopic section of normal substantia nigra. Below that is the section from substantia nigra of a Parkinson’s patient. It shows profound loss of pigmented neurons and gliosis. On the extreme right is a pigmented neuron containing a Lewy body inclusion. The Lewy body is characterized by dense pink center and light pink periphery. Together, the loss of substantia nigra dopaminergic neurons and the presence of Lewy body inclusions are regarded as the hallmark of idiopathic Parkinson’s disease pathology. Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

ANATOMI initializedinitialized Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

Projektionssystemer TINS 1990 vol 13 issue 7 Basalganglierne er organiseret i parallelle kredsløb, som forbinder Cortex, basalganglier og thalamus. Fra thalamus returnerer kredsløbene til corticale frontale, præfrontale områder og limbiske Det ekstrapyramidale system har en vigtig hæmmende indflydelse på det excitatoriske kredsløb, som løber fra basalgangliernes output kerner Gpi og SNr via thalamus retur til cortex Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

Fem parallelle kredsløb kendes Et motorisk kredsløb To kognitive kredsløb Et limbisk kredsløb Et oculomotorisk kredsløb Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

Associative, limbic and motor circuits Temel Y et al Associative, limbic and motor circuits Temel Y et al. Progress in Neurobiology 2005; 76:393 Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

Projektionssystemer PS: STN hyperaktivitet DBS mekanisme: Direct frequency dependent effect on afferents from motor cortex to STN is a major target of DBS in PD. Reference: Sciencexpress 19. march 2009 page 1-9 DBS decreases low-frequency beta oscillations (11-30 Hz) in the basal ganglia and generate gamma frequencies (30-80 Hz) required to initiate locomotion and improve PD symptoms Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

Motorisk funktion Basalganglierne deltager i planlægning (SMA) udførelse og bevægelseskontrol (putamen) motorisk hukommelse (nuc. caudatus) motorisk motivation (limbisk cx)/kommando (prefrontale cx ) Ventrale striatum projicerer til SNc hvilket kan være link mellem motivation og handling Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

Basalgangliernes målområder i frontal cortex Fig. 1 page 266 DLPC: dyseksekutivt syndrom: nedsat planlægning og udførelse, nedsat abstraktionsevne, ordfindingsbesvær LOFC: impulsivitet, nedsat indsigt og dømmekraft MOFC: nedsat initiativ, apathi, akinesi Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

Det motoriske kredsløb Udgår fra motor cortex, premotor cortex og SMA (supplementary motor area) via putamen samt basalgangliernes output kerner Gpi og SNR via ventrolaterale del af thalamus retur til motoriske corticale områder Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

Det motoriske kredsløb er somatotopisk organiseret Indskan fig.4 side 269 Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

De kognitive kredsløb Udgår fra associationscortex (DLPC og LOFC) via nuc. caudatus og output kernerne Gpi og SNR via ventromediale thalamus retur til cortex Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

Det limbiske kredsløb Udgår fra mediale orbitofrontale cortex og det limbiske system (cingulum, hippocampus, septum, amygdalae) og Projicerer til ventrale striatum som igen Projicerer til ventrale pallidum og Dorsale thalamus retur til Cortex Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

Dopamine systems in the brain Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

Subcorticale projektioner Den nigrostriatale projektion SNc projicerer til putamen SNc projicerer til nuc. caudatus SNr projicerer til PPN, som formentlig har indflydelse på gang- og balance Ventrale striatum projicerer til SNc hvilket kunne forklare kobling af motivation og handling Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

Subcorticale projektioner Den mesocorticolimbiske projektion VTA projicerer til mesolimbiske områder (cingulum, hippocampus, tub. olfactorius, nuc. accumbens septi) VTA projicerer til neocorticale herunder prefrontale områder Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

Normal Basal Ganglia Functional Anatomy TINS 1989;12:366-375 Neurotransmitter, Neuropeptid Basalganglierne er organiseret i paralelle kredsløb, som forbinder cortex, basalganglier og thalamus. Fra thalamus returnerer kredsløbene til frontale og præfrontale områder. 1) Det motorisk kredsløb udgår fra motor cx, premotor cx og SMA og projicerer via putamen samt laterale del af thalamus retur. Det motoriske kredsløb er somatotopisk organiseret. SNc projicerer til putamen. Bevægelses-komandoen udløses i prefrontale cx og SMA planlægger bevægelsen. Basal ganglier er involveret i bevægelse mht 1) programmering/kommando? (prefrontal cx ?) 2) planlægning (SMA) 3) motivation (limbisk cx) 4) motorisk hukommelse (caudatus) 5) udførelse (putamen). 2) To kognitive kredsløb har udgangspunkt i associationscortex (prefrontale og orbitofrontale områder) og projicerer via nucleus caudatus igennem mediale thalamus retur til præfrontale cortex. Nucleus caudatus modtager projektion fra SNc. 3) Et limbisk kredsløb har udgangspunkt i mediale del af frontale cortex ( limbiske cortex= cingulum, hippocampus, septum, amygdalae og projicerer til ventrale striatum (ventrale del af nuc.caud. og putamen samt tuberculum olfactorius og nu. accumbens septi) og projicerer til ... Limbiske corticale områder herunder cingulum og Cortex-nucleus caudatus Cortex-ventrale striatum This cartoon outlines the complex circuitry between the cortex, striatum, subthalamic nucleus and thalamus. The arrows point the direction of different tracts and the colors indicated on the right show the neurotransmitters involved at each level. The positive sign near the end of the tract indicates that the impulses are excitatory, while the negative sign indicates inhibitory impulses. For reference, keep in mind the width of these tracks. Of special interest are the dopaminergic pathways and the excitatory glutamatergic pathways. Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital

Functional Anatomy of Parkinson’s Disease Hypokinesi Hyperkinesi Kirurgi This slide shows the changes in the basal ganglia cortical circuitry after substantia nigra compacta damage. The main features are the reduced dopaminergic impulses from substantia nigra to the striatum, enhanced excitation of the subthalamic nucleus and the globus pallidus internus, and increased inhibition of the thalamus. Thus surgical lesion or electrode implantation to facilitate a depolarizing conduction block of subthalamic nucleus and globus pallidus internus would produce symptomatic benefit in Parkinson’s disease. Professor Karen Østergaard, Neurologisk afdeling, Aarhus Universitetshospital