A különböző modalitások elkülönülten terjednek a nagy felszálló rendszerek rostjaiban. A legjelentősebbek a hátsó köteg–lemniscus medialis rendszer (HK–LM), és az anterolaterális rendszer (AL) (3.27. ábra). A trigeminalis rendszer a HK–LM-rendszerrel analóg elven épül fel.

 

 

A hátsó köteg–lemniscus medialis rendszer:

 

A HK-magvak (ncl. gracilis et cuneatus) átkapcsoló (relay) sejtjei glutamát, míg a preszinaptikus gátló sejtek GABA-mediációval működnek.

 

 

A HK–LM-rendszerben aszcendáló jelek thalamikus átkapcsolódását precíz szomatotópia jellemzi. A fej területéről származó információ dominánsan a VPM thalamiba, míg a test egyéb területeiről a VPL thalamiba vetülnek a n. trigeminus illetve a lemniscus medialis szekunder afferensei. A legkaudálisabb területek a VPL thalami laterális részébe, a váll és kéz a VPL thalami mediális részébe, a kéz proximális része a VPM thalami laterális részébe, míg a fej a VPM thalamiba, a száj körüli részek és a száj nyálkahártyája a VMP thalami legmediálisabb területére vetül. A thalamikus neuronok receptív mezője kisméretű, vagy a primer vagy a szekunder neuronénak felel meg és a rendszer kereszteződése miatt az ellenoldali testfélre lokalizáltak.

 

 

 

A HK–LM-rendszer jeleinek kérgi projekciója és feldolgozása a thalamus VPL és VPM specifikus magjaiból az agykéreg primer szenzoros areájába (SI) történik oly módon, hogy a thalamus szintjéig megtartott szomatotópia megmarad, és egyben a reprezentált modalitásoknak megfelelően megnégyszereződik. A szigorú szomatotópia ellenére az agykérgi működés plaszticitást mutat, sérülés esetén képes a funkciók bizonyos mértékű átrendezésére, a kiesett funkciók helyettesítésére. Az SI kérget négy Brodmann-area alkotja (3.30. ábra), melyben az egyes modalitások dominanciája különböző: 3a – izomorsó afferensek, 3b – tapintás, 2 – bőr nyomás, 1– gyorsan adaptálódó felületes receptorok. A feldolgozás a 3a–3b–1–2 sorrendben egyre komplexebb. Mindegyik Brodmannareának saját homunculusa van. A kérgi szenzoros homunculus arányai tükrözik azt a sejtarányt, melyet az adott kérgi szenzoros area neuronális pool-ja az ellenoldali megfelelő testtájból származó szenzoros információ feldolgozásának szentel. Ez az arány igen nagy a száj és környékére vonatkozóan, a kéz ujjainak megfelelően, de például igen alacsony a hátnak megfelelően. Vegyük észre, hogy a thalamikus specifikus projekció nem csak a homunculus-szal jellemezhető térbeli elrendeződést mutatja, hanem egy bőr (felületi – taktilis) és izom (belső – prorioceptív) irányút is, mely szerint a thalamus kérgi részébe vetült izmokból és ízületekből származó proprioceptív és mélyérzési afferentáció az SI perifériájára (Br. 3a és 2), míg a thalamus magjába vetült bőrből származó taktilis afferentáció az SI centrumába (Br. 3b és 1) jut (3.30. ábra). A primer areát egy másodlagos, még összetettebb feldolgozást végző terület (SII) határolja. Az agykérgi jelfeldolgozást a kolumnáris organizáció jellemzi. Ennek lényege, hogy kb. tízezer neuron az agy felszínére merőleges kb. 0,5 mm átmérőjű oszlopokba rendeződik, és egymással szoros kapcsolatot alakít ki egy szubmodalitás meghatározására, analízisére a test egy pontjára vonatkozóan. Az agy felszínét a nagyszámú kolumna mozaikszerűen borítja be. A kolumnák által analizált modalitások keverednek, így az egyes kolumnák közötti szomszédos kapcsolatok kialakításával egyre komplexebb analízisre nyílik lehetőség (3.31. ábra). Ezért a kolumnáris szerveződés alkalmas összetett tulajdonságok jelenlétének jelzésére (tulajdonság-detektor, majomkísérletes példa: egy kolumna leadása akkor volt maximális, ha a tenyeret egy taktilis ingersorozat diagonális irányban, a csukló ulnáris részétől a mutatóujj tövének irányában érte). A specifikus thalamikus afferentáció a kolumna IV. rétegébe érkezik és a II., III., V. és VI. rétegekből lép ki a kolumnáris feldolgozás végeredményét képező jelsorozat, és halad a szomszédos vagy távolabbi kolumnák felé, ahol a feldolgozása már más szempontok szerint tovább folyatódik. Az SI régió funkcionális jellemzésére legmegfelelőbb, ha felsoroljuk, hogy milyen kiesésekkel kell számolnunk az SI-régió teljes pusztulásakor (vagy műtéti eltávolításakor).

 

Az anterolaterális rendszer és a fájdalom fiziológiája:

 

A tr. spinothalamicus sejtjei két csoportba sorolhatók. Az egyik csoport ingerküszöbe alacsony, sokféle ingerre érzékenyek (polimodálisak, aspecifikusak) és válaszuk arányos az ingerintenzitással, annak széles tartományában (széles dinamikus tartományúak). Az aspecifikus sejteken sok mechano- és nociceptor konvergál. A gyenge ingerrel kiváltott válaszukat a magasabb központok blokkolják. Ha ez nem következik be, akkor már enyhe mechanikus ingerek is fájdalmat váltanak ki (mechanikus allodynia). A másik csoportot azok a sejtek alkotják, melyek ingerküszöbe magas, csak specifikus nociceptív ingerekre válaszolnak.

 

 

A fájdalomérzet kialakulásához nem szükséges az agykéreg! Az agykéreg a fájdalmi információ diszkriminatív, értelmező feldolgozását végzi. A thalamus működése adja a fájdalom eredendően negatív emocionális töltését. Így érthető, hogy a thalamus sérülése (pl. agyvérzés) esetén az ellenkező testfélre lokalizált, rendkívül heves, kellemetlen jellegű, fájdalmas állapot kialakulását eredményezheti tényleges fájdalmas inger jelenléte nélkül (thalamus szindróma, centrális fájdalom). A frontális lebeny határozza meg, hogy a fájdalom mennyire kellemetlen, és hogy mennyire zavarja a beteget. Ezért, különösképpen a fájdalom gyógyszeres befolyásolhatóságának hiányában, korábban a prefrontális lobektómia hasznosnak bizonyult igen erős fájdalmak (pl. rákos betegség) csillapítására. (A fájdalom sebészi csillapításának egy másik sebészi eljárása az anterolaterális cordotomia, mikor is a tr. spinothalamicus lateralis rostjait vágják át, általában a ventrális tapintási információt közvetítő rostok épen hagyásával. Ha ezek mégis átvágásra kerülnének, taktilis kiesés mégsem tapasztalható, hiszen a HK–LM-rendszer intakt marad.) Viszcerális eredetű fájdalom gyakran sugárzik bőrfelszínünk tipikus régióiba. Ennek oka az, hogy a gerincvelő szegmentális elvet követve fejlődik, és emiatt úgy a szenzoros, mint a motoros innerváció szegmentális jellegű (Head-zónák). Egy szegmens által beidegzett bőrterületről (dermatóma) származó afferens rost, és az adott szegmens által innervált zsigeri terület afferentációja egyazon gerincvelői neuronra konvergál, és így a zsigeri eredetű fájdalom az adott dermatómára vonatkoztatva tudatosul. Egy másik lehetőség az, ha egy facilitált állapotban lévő szomatikus neuronnal szinaptizáló viszcerális kollaterális idézi elő a szomatikus neuron válaszát. A sugárzó fájdalom klinikai jelentősége nagy, hiszen felhívja az orvos figyelmét a potenciálisan súlyos következményekkel járó viszcerális kórfolyamatra (pl. a szívizom csökkent véráramlásával járó állapotában fájdalom jelentkezhet a bal vállban és karban). Egy végtag elvesztése, vagy műtéti eltávolítása után – annak ellenére, hogy a sebgyógyulás és a szöveti regeneráció már befejeződött – fájdalmas inger hiányában is fájdalom jelentkezhet, melyet a beteg az elvesztett végtagba lokalizál (fantom-fájdalom). Látható, hogy a fájdalom észlelése egy igen kiterjedt neurális rendszer integrált működéséhez kötött. Ha a rendszer egyes elemei kiesnek vagy kapcsolatukban zavar támad, az egy kóros természetű, adott esetben igen intenzív fájdalom kialakulásához vezethet, melynek csillapítása nagyon nehéz.

 

 

 

 

Intenzív fájdalommal járó állapotok működésbe hozzák az endogén analgetikus rendszert, mely átmeneti időre a fájdalmat hatékonyan képes csökkenteni, és így lehetőséget ad a fájdalmas ingertől való eltávolodásra. A rendszer vertikálisan szervezett gátló neuronokból áll. Kiindulási helye a periaqueductalis magvak, és támadáspontja a fájdalmi ingerület gerincvelői színtű elsődleges átkapcsolódása (3.32. ábra). A rendszer endogén stimulánsai az endogén ópiátok (enkefalinok, endorphinok, dynorphin), melyek a μ, δ és κ ópiát receptorok természetes ligandjai. Az orvosi praxisban leggyakrabban használt természetes ópiát a morfium, egy igen erős kábítószer, melyhez azonban az endogén ópiátokkal szemben, gyakran alakul ki végzetes jellegű gyógyszerfüggőség. Használata súlyos, szenvedéssel járó esetekben elkerülhetetlen. Az endogén analgetikus rendszer működése a primer fájdalmi ingerület gerincvelői mediációjának pre- és posztszinaptikus gátlására irányul (3.33. ábra). A rendszert alkotó gátló neuronok ingerületi állapota a rendszer inaktív és aktív állapotaiban a 3.34. ábra szerint változik. A rendszer inaktív állapotában a GABAerg neuronok tónusos gátlás alatt tartják a leszálló analgetikus pályát. A pálya egymást követő gátló neuronjainak működése az aktív (+) – inaktív (-) funkcionális állapotok szerint ismétlődik. Ennek végeredményeként a gerincvelői szinten az opiát neuronok gátolt állapotba kerülnek, tehát nincs analgézia. Morfin vagy endogén opitátok a rendszert annak eredeténél és a gerincvelői szinten hozzák működésbe, az előbbi esetben a GABAerg neuronok aktivitásának felfüggesztésével, az utóbbiban a nociceptív átkapcsolódás pre- és posztszinaptikus gátlásával. Mindkét hatás analgéziát eredményez. Az endogén analgetikus rendszer hatékonyságát jól jellemzik a harctéri vagy trauma-helyzetekben leírt esetek, amikor a súlyos traumát szenvedett egyén addig nem érzett fájdalmat, míg a fájdalmat előidéző veszélyhelyzet el nem múlt, azt meg nem szokta, vagy segítség nem érkezett. Ekkor ugyanis a fájdalom előidézte felfokozott idegrendszeri állapot (stress analgézia) – mely endogén opiátokat szabadít fel – csökken, és így a rendszer inaktív állapotba kerül.