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内脏感觉神经

Topic内脏感觉VA

1.特殊内脏感觉(SVA)嗅觉、味觉

2.一般内脏感觉(GVA)

一般内脏感觉 (General Visceral SensationGVA)

J以下,我们用reflex arc(反射弧)五构造(ƒ)依序介绍人体内脏感觉产生、传入、判断、传出、反应。在学习的过程中,逐渐习惯用神经运作模式去思维神经系统运作的顺序/逻辑(~)

[clinic]如果人体瞬间外伤造成大量失血,血液总体积、血压。请问ANS(内脏/自主神经系统)面临此体内恒定环境改变,它如何因应?(hint: 由反射弧~依序去思考…)

Receptors of General Visceral Sensation (一般内脏感觉接受器)

1.起自体内环境改变所造成之物理量(机械力量)改变、化学量(浓度)变化、以及ƒ组织伤害(nociception)

a. baroreceptor (压力受器)(=mechanoreceptor机械性受器)

Ÿ感觉神经peripheral process(周围突)伸入周边结缔组织纤维中。这些纤维连结到感觉神经元细胞膜表面,间接连接cytoskeleton(细胞内骨架)。因此神经可持续感受邻近组压力变化。

ðJ力量来向:(向力)pressure(压力)(向外)stretch(伸张or膨压)(横向)shearing force(剪力)

Ÿ肺泡(呼吸)、动脉&心房(循环)、膀胱(泌尿)、消化管 伸张程度

§ osmoreceptors(渗透压受器)

渗透压受器也是一种压力受器,它侦测动脉、肾脏、一般组织水压(含水量多寡, P=F/A)

J如果是中空管道,那它有横截面积(area, A,通常是圆面积),单位面积(A)受力(F)大小即是压力(pressure, P),所以 P=F/A。基本上,讲压力就是讲,就是用baroreceptor测量

b. chemoreceptors(化学浓度受器)

Ÿ感觉神经元周围突与多个内皮细胞/感受器细胞相接。神经元末梢可能有离子通道(ion channel)/配位子通道(ligand channel)可直接感受浓度变化,或者有电通道感受receptor cells(感受器细胞)电刺激。

Ÿ(呼吸) [O2] / [ CO2] 气体浓度、(循环)[ Na+] / [ K+] 离子浓度、(消化) [glucose](葡萄糖)[amino acids](胺基酸) 营养物/代谢物浓度、pH

Ÿ刺激物浓度:酸/碱、温度、发炎物(substance P P物质SP, neurokinin神经激肽NKneuron growth factor神经生长因子NGFcalcitonin gene related peptide降钙素基因相关肽CGRP)(课本p.383)

J测量浓度(concentration)最常表示方法是体积莫耳浓度(M)=(mole/L)

c.伤害受器(nociceptors)

Ÿ多半是多模式受器(multimodal type receptors)(可感受力、温度pH、刺激物多种刺激源)

Ÿ构造为最简型式:感觉神经元末梢形成free nerve endings(游离神经末梢)。感觉神经元多为无髓鞘C纤维,但少数为最细的有髓鞘纤维。

MJ请特别留意何谓GVA,并能举例说明。因为GVA一般很少传递到大脑产生意识感受,所以我们对于这种实际上存在但却形而上需要想象的感觉,常常会想不起来所以需要刻意去记住

2.SA受器相比,VA受器多半没有形成外观明显容易区辨的独立解剖形态构造,与邻近组织细胞不易区隔开。

J以下选[生理学]常考、重要典型内脏器官VA感觉受器为例(肾脏:泌尿/血压/离子代谢平衡、心血管:血压/心跳)说明内脏感觉受器如何运作。之后生理学课程时,记得再回来和此处ANS整合在一起,让学习观念更加完整。

(上图说明)肾脏肾丝球(renal glomerulus)的血压、[Na]浓度受器

a.血压接受器:

入球小动脉(afferent arteriole)管壁细胞特化成juxtaglomerular cells(近肾丝球细胞, JGA)构成。

b.化学浓度受器:

远曲小管(distal convoluted canal)管壁细胞特化成macula densa(致密斑)构成。

M颈部颈总动脉(common carotid artery)分枝为颈外动脉、颈内动脉处血压/血氧受器:

 carotid sinus(颈动脉窦) (ß血压侦测器)

Ÿinternal carotid a.(颈内动脉)起始处稍膨大的管壁上分布有被囊型触、压觉接受器细胞作为baroreceptor(压力感受器)

Ÿ持续感觉流经此处血压之高低,经CN.IX舌咽神经咽支传回CNS延髓solitary tract nucleus(孤束核)

carotid body (颈动脉体) (ß血氧侦测器)

Ÿ在动脉分叉处之管壁内部有特化的III型细胞(type I, II cells)做为化学接受器,可以感受血中氧气及二氧化碳的浓度变化。

Ÿ持续感觉流经此处pH之高低,经pharyngeal branch of CN.IX glossopharyngeal n.传回CNS延髓solitary tract nucleus下部心-呼吸核(课本p.299)

J由于血中二氧化碳会分解(CO2 àH+HCO3)测其浓度不可行,故改测[H] = pH

Lcarotid body(颈动脉体)carotid sinus(颈动脉窦)许多同学常搞不清楚它们解剖位置、神经生理功能和人体血压调节、呼吸调节关系。所以无论解剖、生理老师都喜欢考


Homework:胸腔aortic arch(主动弓)管壁上也有类似的血压/血氧、pH受器,由CN.X vagus n.传回。这个复习的小任务就交给你来完成啦(也很常考!)

Afferent Pathway of General Visceral Senses (一般内脏感觉传入路径)

Ÿ pseudounipolar neuron(单极神经元)构成GVA sensory neurons(一般内脏感觉神经元) (ß源自胚胎期neural crest神经脊)GVA纤维多数是无髓鞘的C纤维,少数是最细的有髓鞘纤维

a. parasympathetic nerve (副交感神经)

à传送baroreceptors(压力受器)chemoreceptors(化学受器)osmoreceptors (渗透压受器) GVA

àCN.3, 7, 9, 10S2~4 spinal nerves

J副交感神经中,CN.III没有感觉神经节、但CN.VII, IX, XS2~S4脊神经都有感觉神经节,因此CN.III外,副交感神经是mixed type nerve(混合型神经)CN.III动眼神经是运动神经(GSE+GVE),它的GSA, GVA另由其它途径传回(GSA via CN.V, GVA via CN.VII)

b. sympathetic nerve (交感神经)

à传送非正常生理范围内的nociceptive visceral pain(伤害性内脏痛)

à T1~L2(3) spinal nerves

J交感神经神经节是运动性神经节(节内没有感觉神经元),交感神经支配器官/组织的visceral pain(内脏痛)经由相同神经内GVA感觉纤维携回,接着回到交感神经当初伴行离开的同节段脊神经,反向传回脊髓内(T1~L3)

J交感GVA感觉神经元细胞体就在脊神经后根神经节(GSA+GVA)内。总结,交感神经是mixed type nerve(混合型神经)。从前教科书、生理学都将交感/副交感神经视为是运动神经,这传统观念要更新,交感/副交感神经都是GVE+GVA混合神经

ð神经基本逻辑:只可能有纯感觉神经、但不会有运动神经。运动神经支配目标构造,一定有感觉神经传回改变后状态,作为CNS后续判断参考。运动神经多少含有感觉纤维在内

J就内脏感觉种类来看交感/副交感神经,交感n.只传送非正常伤害性痛(nociception)、余正常生理信息统由副交感n.传送 (父对女儿说,要钱找我(爸好)、其余去找妈)

[临床]MObj. Referred Pain (牵涉性痛)  (课本p.384牵涉性痛)

1. referred pain本质上是一种visceral pain(内脏痛VA)而非somatic pain(躯体痛SA) (但我们经常是透过主观感受,感觉到来自skin皮肤体表的不舒服感觉,去间接感受到内脏疼痛不舒服)

2. visceral pain经由sympathetic nerve(交感神经) (而非副交感迷走神经)传回中枢(àspinal cord),因此它的传导路径会影响其性质。

J之所以认为是交感n.传送而非副交感n.传送GVA内脏痛,主要就是内脏痛会发生referred pain的特殊移位现象。这种现象应该是交感神经造成,迷走神经似乎不会出现referred现象

3.当内脏痛初级感觉神经随交感神经进入脊髓灰质后,会与一般躯体感觉混合,透过相同传导躯体感觉之次级感觉神经元上行传送到大脑皮质,于是意识上我们也可以感觉到内脏疼痛的不舒服感。

M内脏痛特色1:很难定位(poorly localized),它会沿传入皮节反向在体表投射形成一不舒服区域”(area, not a spot)

4.但由于大脑感觉皮质的空间点对点对应特性,它会将来自内脏的visceral pain(内脏痛)诠释为来自相同脊髓进入点之皮肤躯体感觉的对应点,并将其视为皮肤的somatic pain (躯体痛)。因此,像心脏肌肉缺氧时的内脏痛在传入脊髓之过程中,大脑皮质对应并产生左肩到左上臂的皮肤躯体痛感觉,这称为内脏痛改变为躯体痛之感受上认知改变,特别称为转移痛或是牵涉性痛(referred pain)

M内脏痛特色2:我们可能从来没有真正知道何谓内脏痛,我们间接躯体痛想象内脏痛

Referred pain(牵涉性痛)的内脏器官和脊髓节段对应关系

一般内脏感觉中枢上行通路 (GVA central pathways)  

a. baroreceptors(压力受器)chemoreceptors(化学受器) (副交感神经传送)

ŸCN.VII facial n.(面神经)CN.IX glossopharyngeal n.(舌咽神经)传回眼眶、鼻腔、口腔、咽GVA信息。

ŸCN.X vagus n.(迷走神经)传回腹腔(消化器官)、腹腔(心、肺) GVA信息、CN.IX glossopharyngeal n.传回颈动脉GVA信息。

Ÿ盆腔泌尿、生殖、排便GVA信息由S2~S4脊神经回传,初级GVA感觉神经元细胞体位于后根神经节内。Central process(中枢突)分别由后根、前根进入灰质背角。

Ÿ在灰质背角内,GVA纤维直接接GVE运动神经元,形成spinal automatic reflex(脊髓自主神经反射弧)

ð因此随着膀胱尿量渐增,GVE纤维促使膀胱壁迫尿肌(ßsmooth m.平滑肌)收缩,就会感觉尿意来了

ð随着粪便不断贮积于直肠,肛管下部承受上方重力压迫膨压愈来愈大,肛管壁外层肛门外括约肌开始放松、内层肛门内拘约肌规律收缩/放松,就会感觉便意来了。

Ÿ在灰质背角内,转接次级GVA纤维,交叉到对侧入前外侧系统(ALS)路径(=脊髓丘脑前/侧束ASTT+LSTT)到达丘脑腹后外侧核(VPL of thalamus),再发出三级GVA纤维到大脑皮质,产生想尿想便的意识感受。

solitary tract nucleus (孤束核)  (课本p.297, 299)

Ÿ接受CN.VII, IX, X携回SVA, GVA全部集中于此核中处理

Ÿ孤束核分化出功能次核:

a.上部头段:含gustatory n.(味觉核)处理CN.VII, IX, X传入的味蕾味觉

b.中段:外侧dorsal respiratory n.(背侧呼吸核)(接受血氧、二氧化碳、pH化学受器值)、内侧baroreceptor n.(压力受器核)(接收CN.IX. X动脉血压值)

J中段内/外核合称为cardiorespiratory nuclei(-呼吸核),这是延髓生命中枢重要核群,影响呼吸心跳血压三大vital sign(生命现象)

c.下部尾段:commissural n.(连合核)相当于脊髓灰质intermediate-medial n.(中间内侧核),处理来自呼吸道、消化道的GSA

         

脑干呼吸中枢 (Respiratory center in the brain stem)

1.[生理学] (负回馈恒定调控观念)  设定值±可容许误差

Ÿ central pattern generator(呼吸节律区)设定基础respiratory rhythm(呼吸律)次(=设定值) 

Ÿ apneustic center(长吸中枢);延长吸气时间=呼吸频率

Ÿ pneumotaxic center(呼吸调整中枢):减短吸气时间=呼吸频率

       

2.脑干respiratory nuclei(呼吸核)

 (设定呼吸基本节律) pre-Botzinger complex(前包钦格复合体)

Ÿ位于腹侧呼吸核群(ventral respiratory group, VRG)的上部头端部分

Ÿ自发放电,频率:12/min  (2sec3sec = 5sec/次,1min=60sec相当于12次/min)

背侧呼吸核(dorsal respiratory group, DRG)

Ÿ位于孤束核(NTS)的中段外侧部分

Ÿ含吸气神经元,刺激颈脊髓(C3~C5)下运动神经元,控制diaphragm(膈肌)收缩

腹侧呼吸核(VRG)

Ÿ位于延髓上部nucleus ambiguus(疑核)背侧位置,故也为retroambiguus nucleus(后疑核)

Ÿ平静呼吸不起作用,运动/代谢时刺激脊髓调节躯干呼吸作用、透过CN.X迷走神经放松呼吸道

J背/腹侧呼吸核(DRG, VRG)想象成吸气中枢,协同呼吸调节中枢加快(减慢)呼吸节奏。

ƒ medial parabrachial nucleus(臂旁内侧核)

Ÿ位于脑桥上部蓝斑核(locus ceruleus)

Ÿ呼吸调节中枢(想象成呼气中枢),藉由提早结束呼气来限制吸气/加快呼吸节奏

J呼吸中枢有些复杂呵!呼吸核散布在网状结构五条柱状神经核群中,有的设定基本节奏、有的加快呼吸、有的减慢呼吸,共同组装成负回馈机制来使呼吸恒定(=血氧、血二氧化碳、pH值恒定)。它们的神经解剖核群位置、彼些连接关系都蛮复杂的,此处仅提供做为学习参考数据。

b.伤害性内脏痛(交感神经传送)  (课本p.287)

Ÿ GVA感觉神经元细胞体位于T1~L2脊神经后根由无髓鞘C纤维、最细有髓鞘Aδ纤维构成central process(中枢突)传送内脏痛经进入灰质后角靠外侧部分停留在I, II层为主部分b.背外侧李氏束(dorsolateral tract of Lissauer)到上下邻近1~2节段灰质I,II层。(课本p.286)

a. GVA丘脑-大脑皮质通路  (外侧路径)

Ÿ(课本p.287) 灰质I, II层经interneurons(中间神经元)投射到V层,V层次级内脏感觉神经元发出central visceral sensory tract(中枢内脏感觉束)经中央管腹侧交叉到对侧,进入白质anterolateral system(前外侧系统)通路(脊髓脑前/侧束ASTT+LSTT),往上进入ventral posterolateral nucleus of thalamus(丘脑腹后外侧核, VPL)

Ÿ丘脑VPL发出第三级GVA纤维向上投射到primary sensory cortex(初级感觉皮质)在该处产生空间定位(体表皮节区皮肤疼痛感)、明确意识感觉(某一体腔内部不舒服)

b. GVA脑干网状结构(RF)通路

Ÿ灰质V层发出的次级内脏感觉束进入同侧脊髓网状束(spinoreticular tract, SRT),上行进入延髓、脑桥的网状结构(reticular formation, RF)内脏中心(呼吸、心跳、血压)

Ÿ内脏痛再由桥/延脑网状结构上行投射到中脑导水管周围灰质(periaqueductal gray)此处产生中枢下行止痛(central analgesia)作用

c.旧脊髓丘脑束(paleospinothalamic tract)通路   (内侧路径)

Ÿ内脏痛由桥/延脑网状结构上行投射(网状丘脑束reticulothalamic tract, RTT)到丘脑板内核(intralaminar nuclei),丘脑板内核发出第三级GVA纤维投射到岛叶(insula)、顶盖(parietal operculum)皮质。由此处起,进入多种功能循环:

c1.投射到ANS最高中枢(hypothalamus下丘脑)ƒ改变个体生理状态、生理反应(血压升降、心跳增减、呼吸快慢、能量代谢…)

c2.丘脑à额叶皮质,进行战斗/躲逃危险评估

c3.大脑皮质边缘系统(LS) 情绪感受的刺激,引发后续长期变化(记忆、经验、习惯、行为…)



ƒ Visceral senses reflex center(内脏感觉反射中枢)

A. brainstem (脑干)

a. medulla oblongata延髓网状结构(RF)内含有呼吸、心跳、血压中枢 b. pons脑桥有排尿中枢

B. diencephalon(间脑)hypothalamus (下丘脑)

自主功能中枢(appetite食欲、thirst口渴、sex desire性、body temperature体温、sleep/awake睡眠/清醒…)

C. telencephalon(端脑)高级中枢

a.边缘系统

b.额叶高级社会行为循环