Talamokortikal İlişkiler, RAS, EEG DOÇ. DR. VEDAT EVREN

Bilinç İnsanın kendisinin ve çevresinin farkında olma durumu. İç ve dış çevremizde oluşan uyaranların farkında olma durumu. Farklı bilinç düzeyleri vardır: Uyanık olma (dikkatli, dalgın) Uyku (REM, non-rem) Koma Ölüm

Önemli yapılar Neler? Beyin sapı Hipotalamus Bazal ön-beyin Serebral kortekse yaygın aksonal bağlantılar ile...

Retiküler Formasyon Tüm beyin sapı (medulla oblongata, pons ve mezensefalon) boyunca yer alır. Farklı işlevleri olan nöron gruplarını barındırır.

RAS (Retiküler Aktive Edici Sistem) Pons ve mezensefalondaki retiküler formasyon içinde yer alır. RAS içine dahil edilen nöron grupları uyanıklık ve uyku süreçlerinin (dolayısıyla bilinç) düzenlenişi ile ilişkilidir.

Duyu Yolları Çoğu duyusal yol talamusta bir ara durak yaptıktan sonra spesifik primer serebral kortikal alanlarına ulaşırlar. Talamusta «spesifik nukleuslarda (ventral posterior, lateral genikülat, medial genikülat vb)» ara durak gerçekleşir.

Duyu Yolları Duyu yolları RAS taki nöronlara çok sayıda aksonal bağlantı kurar RAS i aktive eder! RAS de yer alan bir nörona farklı duyusal yollardan bilgi ulaşır. Her nöron farklı nitelikte duyusal uyarana eşit duyarlılık gösterir; eşit kolaylıkta uyarılır. Beynin duyusal yollarında gözlenen özgüllük yitirilir nonspesifik bir nöral ağ!

Çekirdekler (RAS) Lokus seruleus (LC): noradrenalin sentezleyen nöronlar Pedunkulopontin (PPT) ve Laterodorsal (LDT) tegmental çekirdek: asetilkolin sentezleyen nöronlar Dorsal ve median rafe çekirdekleri: serotonin sentezleyen nöronlar Substansia nigra (SNc) ve ventral tegmental alan (VTA): dopamin sentezleyen nöronlar

RAS Aktivitesi RAS da yer alan 4 çekirdekteki nöronların (noradrenerjik, kolinerjik, serotonerjik, dopaminerjik) aktivitelerinin artışı uyanıklığı sağlar. Genel olarak uyanıklık sırasında aktiviteleri yüksek iken uykunun belirli evrelerinde aktivite düşer.

RAS Aktivitesi LC da NA jik nöron aktivitesi uyanıklıkta max. (duyusal uyaranlar aktiviteyi daha da artırır); non-rem uykusunda aktivite azalır; REM uykusunda aktivite durur. Rafe deki serotonerjik nöron aktivite paterni NA jik nöronlara benzer. Bazı araştırmalar bir grup serotonerjik nöronun non-rem uykusunun oluşumunda rolü olduğunu iddia etmekte: rafe de bir grup serotonerjik nöronun non-rem de aktivitesi artar. PPT ve LDT de kolinerjik nöronlarda aktivite uyanıklıkta max. non- REM de aktivite azalır, min a iner. Kolinerjik nöronlarda REM de aktivite tekrar artar, max a çıkar.

RAS Dışı Uyanıklık Bölgeleri Hipotalamusta: Tüberomamiller çekirdekteki histamin sentezleyen nöronlar. Lateral hipotalamik alandaki oreksin (hipokretin) sentezleyen nöronlar. Narkolepsi patolojisinde önemli. Suvorexant (Belsomra, Merck): oreksin reseptörlerinin antagonisti, insomni tedavisinde 2014-2015 te Japonya ve ABD de piyasaya sürüldü. Bazal ön beyinde: asetilkolin sentezleyen nöronlar.

Uyanıklıkla İlişkili Bağlantılar 1. RAS çekirdekleri: Talamus üzerinden kortekse projeksiyon (özellikle PPT ve LTD) LH veya bazal ön-beyine projeksiyon Kortekse direkt projeksiyon 2. Hipotalamus TMN histaminerjik nöronları ve Lateral hipotalamustaki oreksin nöronları: RAS e (LC) projeksiyon Bazal ön-beyine projeksiyon Kortekse direkt projeksiyon 3. Bazal ön-beyindeki kolinerjik nöronları: Sıklıkla kortekse direkt projeksiyon

ARAS RAS, hipotalamus ve bazal ön beyinden köken alan aksonlar iki ayrı yol izleyerek yukarı çıkar serebral korteksi yaygın şekilde uyarırlar uyanıklık durumu sağlanır! RAS, hipotalamus ve bazal ön beyinden çıkıp serebral kortekste sonlanan iki yola Asendan Retiküler Aktive edici Sistem (ARAS) adı verilir: 1. Talamustan geçen dorsal yol: talamusun non-spesifik çekirdekleri (intralaminar, orta hat-midline) ve retiküler çekirdekler ara duraktır; talamus sonrasında kortekste yaygın sonlanır. 2. Talamusu by-pass eden ventral yol: direkt kortekste yaygın sonlanır.

Serebral Kortekse YAYGIN projeksiyon Kortekste özel bir bölgeye bağlantı söz konusu DEĞİL! Talamus Non-spesifik çekirdekler («intralaminar, midline) ve retiküler» çekirdekler Bazal Ön beyin Hipotalamus RAS (PPT, LDT) Hipotalamus RAS

Uyanıklık RAS ve ARAS a ait çeşitli bölgelerin yüksek frekanslı (300Hz) uyarılması uyanıklık sağlar veya uyuyan bir kişiyi uyandırır. Çevremizde oluşan uyaranlar spesifik duyu nöronlarını uyarır, Duyu nöronlarının aksonları santral sinir sistem içinde spesifik duyu yolları içinde yukarıya doğru çıkarken beyin sapındaki RAS a (özgül olmayan nonspesifik nöral ağ) yan dallar verirler. RAS ı yüksek frekansta uyarırlar talamus üzerinden veya direkt korteksin yaygın uyarılışı UYANIKLIK!

Klinik Pons ve yukarısında, RAS ve ARAS ta meydana gelen hasarlar komaya dek giden bilinç bozukluklarına yol açar! Omurilik hasarları ve beyin sapının ponsun altında (RAS ın altı) kalan seviyelerdeki hasarları bilinç düzeyi bozukluğuna yol açmaz. Bu tip hasarlar metabolik (oksijen, glikoz, iyon dengesi bozuklukları, kanda toksik atıkların artışı vs), enfeksiyöz veya travmatik kökenli olabilir. Genel anestezikler, santral sinir sistemi depresanları (alkol, barbitüratlar, benzodiazepinler) ARAS ve asosiyasyon kortekslerinde uyanıklık ve duyusal algı süreçleri ile ilgili nöral ağların aktivitesini baskılar. Amfetamin, kokain, nikotin gibi psikostimülanlar (sinir sistemi uyarıcıları) ise bu bölgelerde aktiviteyi artırmaktadır.

EEG Serebral korteks piramidal nöronlarının dendritlerindeki toplam elektriksel aktivitenin kafatasının üzerinden kaydedilişi Tek bir nöronun elektrik aktivitesini kafatasının üzerinden kaydetmek mümkün değil çok küçük bir elektrik aktivite Aynı anda binlerce nöron aynı yönde elektrik aktivite gösterir senkronize aktivite EEG kaydı mümkün olur.

EEG (Yöntem)

EEG Özellikleri EEG de amplitüd (yükseklik) ve frekansı (sıklığı) birbirinden farklı olan bazı dalgalar ortaya çıkar. EEG deki dalgaların amplitüdü: 20 ile 100µV (mikrovolt) arasında değişir: tek bir nöronun içinden yapılan aksiyon potansiyelinin kaydı ile elde edilen değerden (mv) yaklaşık 1000 kat daha küçük! EEG dalgalarının frekansı: 1-30 Hz (Hertz) arasındadır; 4 temel frekans (alfa, beta, teta ve delta) vardır. Bilinç düzeyi azaldıkça (uyanıklık uyku) amplitüd yükselir, frekans düşer. Bilinç düzeyi arttıkça (dikkatin arttığı durumlarda - matematik işlemi yapma vs) amplitüd azalır, frekans artar.

Normal Elektroensefalogram

EEG Kaynağı EEG aktivitesinin temel kaynağı: Serebral korteksteki piramidal nöronların apikal dendritlerindeki elektrik aktivite! Daha alt düzeyde bulunan hipokampus, talamus ve beyin sapı nöronları direkt katkı vermez! EEG aktivitesini düzenleyen önemli bir beyin bölgesi: Talamus. Kortikal piramidal nöronların apikal dendritleri üzerinde korteks içi ve dışı (RAS, hipotalamus, talamus, bazal ön-beyin vb) bölgelerden uzanan aksonlar sonlanır; piramidal nöronların aktivitesini düzenler. Bunların içinde talamokortikal bağlantılar (nonspesifik çekirdekler: tabaka I, II, III; spesifik çekirdekler: tabaka IV) çok önemli.

EEG Kaynağı Bu bağlantılar apikal dendrit membranları üzerinde EPSP veya İPSP tipi membran potansiyelleri meydana getirir. Membran potansiyel değişiklikleri EEG de gözlenen dalgaların elektriksel temelini oluşturur. Söz konusu bölge «dendritler» olduğu için aksiyon potansiyelinin pek katkısı yoktur. Kortikal aktivitenin ritmi talamus tarafından kontrol edilmektedir. Talamusun aktivitesi ise RAS den (özellikle LDT, PPT) gelen bağlantılarla düzenlenir.

Talamokortikal Aktivite Talamustaki retiküler çekirdeklerdeki nöron grupları tonik aktivite gösterir: aksiyon potansiyelleri eş-zamanlı değildir, yüksek frekanslıdır ve süreklidir. Retiküler çekirdek nöronlarındaki tonik aktivite talamokortikal nöronlar ve serebral piramidal nöronlarda tonik aktiviteye neden olur: eş-zamanlı olmayan, yüksek frekanslı ve kesintisiz aksiyon potansiyelleri. Aynı anda EEG kaydında oluşan dalgaların amplitüdü azalır, frekansı artar desenkronizasyon uyanıklıkta beta dalgası, REM uyku aktivitesi Talamus bu tip aktivite sırasında duyusal uyaranları kortekse iletir!

EEG Biyolojisi

Yüzeyel EEG

EEG Dalgaları Beta dalgaları: Gözlerimizi açık iken piramidal nöronların senkronize olmayan ve ters yönde elektrik aktiviteleri artar ve birbirlerini sıfırlar; EEG de dalgaların yüksekliği düşüktür (voltaj düşer), frekansı yüksektir desenkronizasyon; özellikle frontal bölgede çok güçlü! duyusal uyaran varlığında ve dikkat bir konuya yoğunlaştırıldığında belirginleşir. Alfa dalgaları: Gözlerimiz kapalı ve düşünme yok iken nöronların senkronize ve aynı yönde aktiviteleri artar EEG de (beta dalgalarına oranla) yüksek voltajlı, düşük frekansa sahip dalgalar senkronizasyon; özellikle pariyetal ve oksipital bölgede çok güçlü!

EEG Dalgaları Teta: Çocuklarda özellikle pariyetal ve temporal bölgede gözlenir; sağlıklı erişkinlerde non-rem uykusunda, özellikle frontal korteks üzerindeki elektrodlarda belirgin ortaya çıkar. Uyanık bir erişkinde teta tipi aktiviteye pek rastlanmaz (bazı beyin hastalıklarında gözlenebilir!). Delta: non-rem uykusu sırasında kortikal nöronların senkronize aktivitesi artar senkronizasyon (yüksek voltajlı, düşük frekansa sahip dalgalar). Erişkinlerde sadece non-rem uykusunda gözlenir. Ayrıca bebeklerde ve bazı beyin hastalıklarında gözlenir.

EEG Dalgaları

Diken-Dalga Aktivitesi