Zahnkern



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Zahnkern
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Sagittalschnitt durch die rechte Kleinhirnhälfte. Die rechte Olive, "inferiorer Olivenkern", wurde ebenfalls sagittal geschnitten - von vorne nach hinten. (Dentatkern, "Nucleus dentatus", oben markiert.)
Einzelheiten
Teil von Kleinhirn
Arterie A. cerebellaris superior
Kennungen
Latein Nucleus dentatus
NeuroNames 683
NeuroLex ID birnlex_1171
TA98 A14.1.07.407
TA2 5836
FMA 72260
Anatomische Begriffe der Neuroanatomie

Der Zahnkern ist eine Ansammlung von Neuronen oder Nervenzellen im Zentralnervensystem, die eine zahnartige oder gezackte Zahnkante aufweisen. Es befindet sich in der tiefweißen Substanz jeder Kleinhirnhälfte und ist die größte Einzelstruktur, die das Kleinhirn mit dem Rest des Gehirns verbindet. Es ist das größte und seitlichste oder am weitesten von der Mittellinie entfernte der vier Paare tiefer Kleinhirnkerne , wobei die anderen die kugelförmigen und emboliformen Kerne sind, die zusammen als zwischengeschalteter Kern und der Fastigialkern bezeichnet werden. Der Zahnkern ist für die Planung, Initiierung und Kontrolle freiwilliger Bewegungen verantwortlich. Die dorsale Region des Dentatkerns enthält Ausgangskanäle, die an der motorischen Funktion beteiligt sind, dh die Bewegung des Skelettmuskels , während die ventrale Region Ausgangskanäle enthält, die an der nichtmotorischen Funktion beteiligt sind, wie z. B. bewusstes Denken und visuelle Funktion.

Entwicklung

Der Zahnkern ist stark gewunden, mit Gyri (Grate an der Großhirnrinde) und Sulci (Furchen oder Rillen an der Großhirnrinde). Seine Bildung fällt mit einer kritischen Phase des ausgedehnten Wachstums im fetalen Dentat zusammen. Der Zahnkern wird bereits in der 11. bis 12. Schwangerschaftswoche in der weißen Substanz des Kleinhirns sichtbar und enthält nur glatte laterale (zur Seite (n) oder von der Mittellinie weg) und mediale (zur Mittellinie hin) Oberflächen. Während dieser Zeit sind die Neuronen des Zahnkerns in Form und Gestalt ähnlich und bestehen hauptsächlich aus bipolaren Zellen .

Während der 22. bis 28. Schwangerschaftswoche, der kritischen Phase der fetalen Entwicklung des Zahnkerns, tritt die Gyralbildung weitgehend über die gesamte Oberfläche auf. Hier reifen Neuronen zu verschiedenen Formen multipolarer Zellen , und die häufigsten neuronalen Typen sind mittelgroße bis große Neuronen.

Struktur

Ort

Mikroskopische Aufnahme des Zahnkerns (blassrosa). H & E-Fleck .

Die Architektur des Kleinhirns hat eine Form, die der Struktur eines Kristalls ähnelt, sodass eine Scheibe irgendwo im Kleinhirn eine wiederholte Architektur ergibt. Die acht Kleinhirnkerne, die sich in der tiefweißen Substanz jeder Kleinhirnhälfte befinden, sind zu Paaren zusammengefasst, wobei sich jedes Paar in jeder der beiden Hemisphären befindet. Als ein Stück Gewebe, macht der Nukleus dentatus Kleinhirnrinde mit über einer Funktionseinheit bis der angerufene Cerebrocerebellum . Somit gibt es einen Teil des Kleinhirns, der ausschließlich mit dem Zahnkern kommuniziert.

Tiefe Kleinhirnkerne

  • Zahnfleisch : Der Zahnkern ist der größte, lateralste und phylogenetisch jüngste der Kleinhirnkerne. Es empfängt afferente oder eingehende Signale vom prämotorischen Kortex und vom zusätzlichen motorischen Kortex über das Pontocerebellarsystem. Efferente oder ausgehende Signale wandern über den oberen Kleinhirnstiel durch den roten Kern zum kontralateralen - gegenüberliegenden - Ventroanterior / Ventrolateralen (VA / VL) Thalamus .
  • Zwischengeschaltet : Die kugelförmigen und emboliformen Kerne bilden zusammen den dazwischenliegenden Kern. Der dazwischenliegende Kern ist der kleinste der Kleinhirnkerne. Es befindet sich zwischen den Denat- und Fastigialkernen. Es erhält eine afferente Versorgung vom vorderen (nach vorne gerichteten) Kleinhirnlappen und sendet die Ausgabe über den oberen Kleinhirnstiel an den kontralateralen roten Kern. Dieser Kern ist der Ursprung des Rubrospinaltrakts, der hauptsächlich die Beugemuskeln der Gliedmaßen beeinflusst.
  • Fastigial : Der Fastigialkern ist der medialste. Es erhält afferenten Input vom Vermis und Efferenzen wandern über den unteren Kleinhirnstiel zu den vestibulären Kernen .

Die tiefen Kleinhirnkerne erhalten die endgültige Ausgabe der Kleinhirnrinde über Purkinje-Zellen in Form einer Hemmung. Neuronen in den Kleinhirnkernen erzeugen trotz anhaltender Hemmung durch Purkinje-Zellen spontane Aktionspotentiale. Die Kleinhirnkerne erhalten afferente Projektionen von der unteren Olive , dem lateralen retikulären Kern , den oberen Hals- und Lendenwirbelsäulensegmenten und den Pontin-Kernen . Zusammen bilden die tiefen Kleinhirnkerne eine funktionelle Einheit, die eine Rückkopplungskontrolle der Kleinhirnrinde durch Kleinhirnleistung ermöglicht.

Morphologie

Der Zahnkern ist stark gewunden und kann in dorsale (motorische) und ventrale (nichtmotorische) Domänen unterteilt werden. Die ventrale Hälfte ist beim Menschen viel stärker entwickelt als bei Menschenaffen und scheint eine wichtige Rolle bei der Faserverbindung zu spielen. Darüber hinaus vermittelt die ventrale Domäne höhere Kleinhirnfunktionen wie Sprache und Kognition sowie vielseitige und koordinierte Fingerbewegungen. Während allgemein anerkannt ist, dass die ventrale Region auf einer evolutionären Zeitskala jünger ist, wirft die aktuelle dreidimensionale Bildgebung Fragen zu dieser Annahme auf, da nun eine dritte Achse, die rostro-kaudale Achse, analysiert werden kann. Darüber hinaus zeigen aktuelle Bilder, dass die ventrale Region beim Menschen physikalisch nicht größer ist als die dorsale Region, wie dies vorhergesagt werden würde, wenn die Größe mit der kognitiven Funktion zunimmt.

Die Neuronen des adulten Dentats werden basierend auf Größe, Morphologie und Funktion in große Haupt- und kleine lokale Schaltkreisneuronen unterteilt.

Große Hauptneuronen

Die großen Hauptneuronen wurden nach Position innerhalb des Dentats, Form von Soma (Zellkörper) und dendritischer Verzweigung in vier Haupttypen eingeteilt . Diese Neuronen sind für die Kommunikation zwischen dem Zahnkern und der Kleinhirnrinde verantwortlich.

  • Zentralneuronen : Die Zentralneuronen befinden sich in tieferen Teilen der Kernmasse, abseits der Peripherie. Sie haben runde und stachelige Somata , und zahlreiche dendritische Stämme tauchen aus allen Richtungen des Somas auf. Diese Dendriten haben komplexe Verzweigungsmuster und sphärische dendritische Felder.
  • Grenzneuronen : Die Grenzneuronen sind an der Grenze der Kernschicht konzentriert und haben elliptische Somata. Sie haben ein kräftiges Axon, das in die umgebende weiße Substanz gerichtet ist, sowie vier bis sechs primäre Dendriten, die sich vom gegenüberliegenden Ende abzweigen. Die dendritischen Felder dieser Neuronen haben eine Tetraederform mit dem Zellkörper in einer Ecke.
  • Asymmetrische Zwischenneuronen : Die asymmetrischen Zwischenneuronen sind gleichmäßig über die Kernmasse verteilt und haben große elliptische Somata. Sie haben fünf bis neun Dendriten, die sich in alle Richtungen verzweigen, wobei einer oder zwei viel länger sind als die anderen.
  • Intermediäre fusiforme Neuronen : Die intermediären fusiformen Neuronen sind im gesamten Dentat verteilt und haben längliche und elliptische Somata, die sich an beiden Enden verjüngen. Sie umfassen drei bis fünf primäre Dendriten, die sich in mehrere lange Dendriten teilen. Der obere Teil des Zellkörpers verläuft parallel zu den apikalen Dendriten, die auf den Kern ausgerichtet sind.

Kleine lokale Schaltkreisneuronen

Kleine lokale Schaltkreisneuronen umfassen Signalwege, die im Dentat enthalten sind. Diese Neuronen geben dem Zahnfleisch eine Rückmeldung und ermöglichen eine Feinsteuerung der Signalübertragung. Derzeit wurden weniger Untersuchungen zur spezifischen Form und Rolle dieser Neuronen durchgeführt, da der Zahnkern hauptsächlich aus großen Hauptneuronen besteht.

Funktion

Projektionen

Das Dentat enthält anatomisch getrennte und funktionell unterschiedliche motorische und nichtmotorische Domänen (dorsal bzw. ventral), und Projektionen sind vom Dentatkern zu unterschiedlichen Bereichen im ventrolateralen Thalamus organisiert. Zusätzlich ragen die dorsalen Teile des Dentats in die primären motorischen und prämotorischen Bereiche der Großhirnrinde vor , während die ventralen Teile des Dentats in die präfrontalen und posterioren parietalen Bereiche der Großhirnrinde hineinragen. Die motorischen und nichtmotorischen Domänen machen etwa 50 bis 60 Prozent bzw. 20 Prozent des Dentats aus. Es wird geschätzt, dass die Proportionen des menschlichen Dentats vergleichbar sind. Alle cerebralen kortikalen Bereiche, auf die das Dentat abzielt, projizieren über Efferenzen zu den Pontin-Kernen zurück auf das Kleinhirn, und kortikale Bereiche, die nicht auf das Kleinhirn projizieren, sind keine Ziele des Dentatausstoßes. Die motorische Domäne im dorsalen Teil des Dentats enthält Ausgangskanäle, die sowohl die Erzeugung als auch die Steuerung der Bewegung steuern, sowie Neuronen, die prämotorische Bereiche im Frontallappen innervieren . Die nichtmotorische Domäne enthält Ausgangskanäle, die an der Wahrnehmung und der visuellen Funktion beteiligt sind, und Projektionen auf die präfrontalen und posterioren parietalen kortikalen Bereiche innerhalb dieser Region sind in unterschiedliche Regionen mit geringer Überlappung gruppiert. Diese Bereiche werden bei Aufgaben aktiviert, die das Kurzzeitarbeitsgedächtnis, regelbasiertes Lernen und eine Planung mit höheren Funktionen für Führungskräfte umfassen. Obwohl gezeigt wurde, dass der ventrale Aspekt des Dentats an der Informationsbeschaffung beteiligt ist, bleibt unklar, ob er an der Aufbewahrung und Speicherung beteiligt ist.

Wege

Es gibt drei verschiedene Wege vom Zahnkern zum ventrolateralen Thalamus, einschließlich eines direkten, hinteren und vorderen Weges. Der direkte Weg verläuft in anterolateraler Richtung unter dem Thalamus und von der ventralen Seite. Axone, die dem hinteren Pfad folgen, drehen sich von der Mittellinie an der hinteren Seite des Thalamus nach dorsal und treten aus verschiedenen Positionen in den Thalamus ein. Axone, die dem vorderen Weg folgen, verlaufen seitlich im Subthalamus und treten in die äußere Markschicht ein . Innerhalb der Lamina drehen sich die Fasern nach hinten und treten in die dorsale Seite des Thalamus ein. Aufgrund dieser verschiedenen Wege können die Neuronen des Dentatkerns daher alle Thalamuskerne mit Ausnahme derjenigen an der Mittellinie und der vorderen Kerngruppe durchqueren.

Axone des Zahnkerns können divergent oder konvergent sein. Konvergente Zweige umfassen solche, die von völlig unterschiedlichen Axonen stammen und unterschiedliche Routen durchlaufen, sich jedoch auf demselben Endfeld überlappen. Unterschiedliche Pfade stammen aus demselben Axon, weisen jedoch unterschiedliche Routen auf und zielen auf unterschiedliche Endfelder. Obwohl keine Punkt-zu-Punkt-Konnektivität zwischen dem Dentatkern und dem Thalamus beobachtet wurde, wird angenommen, dass eine vorverdrahtete Konnektivität zwischen einer einzelnen Dentatstelle und mehreren Körperteildarstellungen im Thalamus besteht.

Das Kleinhirn erhält drei Modalitäten, darunter Propriozeption , Nozizeption und somatische Eingaben, die alle den Zahnkern stimulieren. Der Zahnkern ist hauptsächlich für die Planung und Ausführung der Feinbewegung verantwortlich. Da jede motorische Funktion sensorische Informationen erfordert, kann davon ausgegangen werden, dass der Zahnkern diese sensorischen Informationen empfängt und moduliert, obwohl der spezifische Mechanismus hierfür unklar bleibt. Zum Beispiel erfordert das Anheben eines Objekts sensorische Eingaben, wie z. B. die Größe des Objekts und die Position im Raum. Während die primäre Rolle des Zahnkerns die Kontrolle der Bewegung ist, spielt sie auch eine Rolle bei der sensorischen Verarbeitung.

Rolle

Die Rolle des Zahnkerns kann in zwei Grundsätzen beschrieben werden:

  1. Der Zahnkern ist an grundlegenden Schaltungsarbeiten beteiligt, einschließlich der Eingabe in das Kleinhirn von überall her. Jede Funktion, die Koordination benötigt, einschließlich Gedanken und motorischem Verhalten, muss das Kleinhirn durchlaufen, um geglättet zu werden. Diese Eingabe wandert in zwei Teilen zur Oberfläche der Kleinhirnrinde sowie zur Kollateraleingabe in die Kleinhirnkerne.
  2. Das gesamte Kleinhirn hat nur einen Ausgang, der notwendigerweise von den tiefen Kleinhirnkernen ausgeht. Es gibt eine Ausgabe von der Kleinhirnrinde, daher muss diese Ausgabe durch die Kleinhirnkerne gehen und die Ausgabe an den Rest des Nervensystems senden. Somit kommuniziert das Kleinhirn über die Kleinhirnkerne mit der Außenwelt. Eingaben, die die Kleinhirnrinde erreichen, werden auf viele Arten verarbeitet. Was auch immer in der Kleinhirnrinde passiert, verlässt das Kleinhirn durch eine Synapse in den Kleinhirnkernen.

Der Zahnkern ist für die Planung, Initiierung und Kontrolle freiwilliger Bewegungen verantwortlich. Die dorsale Region des Dentats enthält Ausgangskanäle, die an der motorischen Funktion beteiligt sind, während die ventrale Region Ausgangskanäle enthält, die an der nichtmotorischen Funktion beteiligt sind, wie z. B. Kognition und visuelle Funktion. Der Zahnkern sendet Befehle und Informationen an die motorischen und prämotorischen Bereiche im Vorderhirn.

Klinische Bedeutung

Mehrere pathologische Prozesse betreffen den Zahnkern, einschließlich metabolischer, genetischer und neurodegenerativer Störungen sowie einiger Infektionen.

Stoffwechselstörungen

Ahornsirup-Urin-Krankheit (MSUD) : MSUD ist eine angeborene Störung des Aminosäurestoffwechsels bei Neugeborenen und führt zu einer neurologischen Verschlechterung. Myelin - Ödem ist im Cerebellum, einschließlich des Nucleus dentatus, gesehen Hirnstamm und corticospinal Trakte .

Leigh-Krankheit : Klinische und pathologische Symptome treten normalerweise im ersten Lebensjahr auf und umfassen psychomotorische Retardierung und Hirnstammdysfunktion. Bilateral symmetrische Defekte treten in der periaquäduktalen grauen Substanz, im Hirnstamm, in den Basalganglien undim Zahnkern auf .

Glutarsäureurie Typ 1 (GA1) : Eine autosomal rezessive Erkrankung, GA1, ist auf einen Glutaryl-Coenzym-A-Dehydrogenase- Mangel zurückzuführen. Anomalien sind in den Basalganglien und im Zahnkern zu sehen.

Canavan-Krankheit : Die Canavan-Krankheit ist eine Krankheit der weißen Substanz aufgrund eines Aspartoacylase- Mangels. Der Zahnkern ist erst spät im Krankheitsverlauf betroffen.

Verschiedene Störungen

Neurofibromatose Typ 1 (NF1) : NF1 ist eine autosomal dominante neurokutane Störung . Das Kennzeichen von NF1 ist die Entwicklung zahlreicher Tumoren. Läsionen der weißen Substanz des Kleinhirns und des Nucleus dentatus treten normalerweise bei Kindern unter zehn Jahren auf.

Langerhans-Zell-Histiozytose (LCH) : LCH ist eine aggressive Störung aufgrund der Proliferation von Langerhans-Zell-Hystiozyten, und es wird angenommen, dass der Zahnkern bei bis zu 40 Prozent der Patienten beteiligt ist.

Alzheimer-Krankheit (AD) mit Myoklonus : Bei AD mit Myoklonus kommt es zu einer Zunahme des mittleren Volumens großer Neuronen und zu einer Abnahme des mittleren Volumens kleiner Neuronen im Zahnkern. Morphologische Veränderungen im Zahnkern können zum pathologischen Substrat des Myoklonus bei AD beitragen.

Zusätzliche Bilder

Siehe auch

Verweise

Externe Links

Opiniones de nuestros usuarios

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Franz Gärtner

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