Basal ganglia

Basal ganglia (nuclei basales) are part of the gray matter of the endbrain outside the thalamus, immersed in the white matter of the brain. These are developmentally old structures. They are used in the creation and control of movement, they are also involved in cognitive functions and the functions of the limbic system.

Morphology
thumb|right|400px|BG a jejich propojení Morphologically, the basal ganglia primarily include large nuclei in the basal part of the telencephalon. They are :


 * caudate nucleus; - long, arched C-shaped, lateral to the lateral ventricle, broad head - caput, directed upwards as corpus and continues dorsolaterally as cauda
 * putamen - lateral and basal from nc. caudatus
 * globus pallidus – we divide it into:
 * globus pallidus medialis (pallidum internum) – output basal ganglion;
 * globus pallidus lateralis (pallidum externum) – vintrinsic basal ganglion.

The Nucleus caudatus together with the putamen is referred to as the corpus striatum and the putamen together with the globus pallidus forms the nucleus lentiformis.

The Striatum is divided into: striatum ventrale - rostral part, '''nc. accumbens + tuberculum olfactorium''', important in the feeling of euphoria, satisfaction

striatum dorsale arger part, the fibers coming from other parts to the basal nuclei end here

Pallidum se dělí na : pallidum ventrale - menší, přední část, pod commissura anterior

pallidum dorsale - the larger part above the anterior commissure

The name is derived from the stripes ( striae ) of gray matter that connect these two nuclei through the white matter of the capsula interna.

Developmentally, thecorpus amygdaloideumalso belongs to the basal ganglia, which, however, from a functional point of view is more closely related to the limbic system.

náhled|330x330pixelů|Bazální ganglia Next we describe :
 * Pathways of the basal nuclei
 * Cortical circuit - they connect with the cortex of the telencephalon
 * sensorimotor- one part of the fibers connects the basal nuclei bidirectionally with motor and sensitive ones
 * association circle
 * Limbic circuit
 * Extracortical pathways - smlead to the brainstem to the structures from which the extrapyramidal pathways descend (tectum, nc. ruber, formatio reticularis..)


 * substantia innominata Reicherti – a group of structures basal to the basal ganglia consisting of
 * striatum ventrale / nucleus accumbens – ventral parts of the striatum;
 * pallidum ventrale – ventral part of the globus pallidus;
 * rostral (medial and central) nuclei of the corpus amygdaloideum;
 * nucleus basalis Meynerti – scattered gray matter formed by neurons producing acetylcholine;
 * nucleus subthalamicus (corpus Luysi) – a nucleus located in the subthalamu basally from zona incerta, involved as a so-called intrinsic (intermediate) nucleus in the circuit of the basal ganglia;
 * substantia nigra – a dark nucleus located in the mesencephalon. We distinguish:
 * pars compacta – dopamine-producing monoaminergic nucleus for the corpus striatum (A9 in the system of monoaminergic nuclei);
 * pars reticularis – output basal ganglion.

Function
Bazální ganglia jsou zapojena do okruhu. Obecné schéma je: kůra → vstupní bazální ganglion → výstupní bazální ganglion → thalamus → kůra. Rozdělení bazálních ganglií podle zapojení :


 * vstupní (input) bazální ganglia:
 * přijímají informace z mozkové kůry;
 * jejich neurony jsou inhibiční (mediátor GABA);
 * corpus striatum (ncl. caudatus, putamen, striatum ventrale = ncl. accumbens septi);
 * výstupní (output) bazální ganglia:
 * vysílají informace přes thalamus do mozkové kůry či přímo do mozkového kmene (retikulární formace);
 * jejich neurony jsou také inhibiční (GABA);
 * globus pallidus medialis, pallidum ventrale (→ kůra) a substantia nigra, pars reticularis (→ kmen);
 * vmezeřená (intrinsic) bazální ganglia:
 * převádějí informace mezi vstupními a výstupním jádry v tzv. nepřímé dráze;
 * globus pallidus lateralis (inhibiční neurony – GABA);
 * ncl. subthalamicus (excitační neurony – glutamát);
 * modulují aktivitu corpus striatum a přímé/nepřímé dráhy prostřednictvím dopaminu – pars compacta substantiae nigrae.

Na základě toho, z jaké korové oblasti přicházejí podněty do okruhu bazálních ganglií, jaká jádra se uplatňují jako vstupní a výstupní a do jaké funkční korové oblasti směřuje následně projekce, popisujeme čtyři kličky bazálních ganglií.

Přímá a nepřímá dráha
Bazální ganglia jsou v okruhu zapojena do přímé a nepřímé dráhy. V případě senzomotorické kličky je tvoří :


 * přímá dráha: kůra – striatum – globus pallidus medialis (pallidum internum) – thalamus – kůra;
 * nepřímá dráha: kůra – striatum – globus pallidus lateralis (pallidum externum) – ncl. subthalamicus – globus pallidus medialis – thalamus – kůra.

Bazální ganglia se podílejí na řízení motorických funkcí a částečně i na kognitivních funkcích. Na motoriku mají obecně tlumivý vliv – jednak zpětnovazebně přímým působením na neurony motorické kůry a jednak dopředně tlumením korových podnětů prostřednictvím retikulární formace.

Úloha bazálních ganglií v řízení motoriky
Bazální ganglia se významně podílejí na řízení motoriky. Aktivují se před zahájením pohybu, podílejí se tedy pravděpodobně na jeho plánování. Uvádí se také, že se podílejí na kontrole složitých pohybových vzorců, jako je např. psaní, hra s míčem či řeč. Zapojení bazálních ganglií|thumb Informace přicházející z především z motorických a somatosenzitivních oblastí mozkové kůry vstupují do putamen. Dále pokračují :


 * přímou drahou: putamen inhibuje pomocí GABA globus pallidus medialis. Globus pallidus medialis je také inhibiční, svou vysokou spontánní aktivitou tlumí thalamus (GABA). Je-li samo inhibováno, tlumení thalamu je sníženo a ten excitačně (pomocí glutamátu) působí na mozkovou kůru (především suplementární motorickou oblast). Zvýšená aktivita v této dráze má tedy za následek vyšší pohybovou aktivitu. Její funkcí je proto podpora pohybů.
 * nepřímou drahou: putamen inhibuje pomocí GABA globus pallidus lateralis. Tím je utlumen jeho inhibiční vliv na ncl. subthalamicus, které tak excituje přes glutamát globus pallidus medialis. Inhibice thalamu jeho prostřednictvím vzrůstá a excitační vliv na mozkovou kůru je utlumen. Nepřímá dráha slouží především k potlačení nechtěných pohybů. V případě její zvýšené aktivity dochází k potlačení pohybů.

right|thumb|350px|Přímá a nepřímá dráha BG

Druhé výstupní ganglion – pars reticularis substantiae nigrae – se uplatňuje v přenosu signálů přímo do mozkového kmene a retikulární formace a dále do tzv. mimopyramidových sestupných drah.

Aktivita v obou drahách by měla být v rovnováze. V případě jejího narušení dochází k hyperkinetickým, popř. hypokinetickým poruchám. Na modulaci aktivity jednotlivých drah má zásadní vliv pars compacta substatiae nigrae působením dopaminu. Ten:


 * přes D1 receptory zvyšuje aktivitu v přímé dráze;
 * přes D2 receptory snižuje aktivitu v nepřímé dráze.

Oslabení dopaminergního vlivu v případě degenerace dopaminergních neuronů substantia nigra má za následek zvýšenou aktivitu v nepřímé dráze vedoucí k hypokinezi (Parkinsonova choroba).

Kaudátový okruh
Podle některých autorů se bazální ganglia prostřednictvím tzv. kaudátového okruhu uplatňují v kognitivní kontrole motoriky. Výše popsaný mechanismus pak bývá označován jako putamenový okruh a je mu připisováno vykonávání exekutivních funkcí.

Nucleus caudatus je pod vlivem asociačních oblastí kůry, integruje senzorické a motorické informace. Výstup pak probíhá přes globus pallidus medialis, VA a VL jádra thalamu a do premotorické a suplemetární motorické oblasti kůry. Tímto okruhem je zajištěno podvědomé zahájení motorické odpovědi např. v krizové situaci.

Cévní zásobení
Na cévním zásobení bazálních ganglií se podílí zejména arteriae centrales anteromediales (z a. cerebri anterior a a. communicans anterior), anterolaterales (také aa. lenticulostriatae, z a. cerebri media) a posteromediales (z a. cerebri posterior a a. communicans posterior).

Klinicky významné jsou:


 * z anteromediální skupiny a. recurrens Heubneri – zásobuje caput ncl. caudati, přední raménko capsula interna, přední část ncl. lentiformis, thalamu, hypothalamu, čichového mozku. Při uzávěru dochází ke kontralaterální hemiparéze s faciální predominancí.
 * z anterolaterální skupiny a. hemorrhagica Charcoti – zásobuje striatum, globus pallidus, přední část capsula interna. Uzávěr vyvolá kontralaterální hemiparézu. Často praská u hypertoniků a bývá příčínou cévní mozkové příhody.

Žilní krev sbírají hluboké mozkové žíly – v. septi pellucidi a v. thalamostriata, které ústí do v. cerebri interna. Ta pokračuje do v. cerebri magna Galeni a ústí do sinus rectus.

Poruchy
Poškození striata (tj. putamen a ncl. caudatus) vyvolává poruchy pohybů, ty jsou pak choreatické a atetoidní, objevuje se hemibalismus a myoklonie. Vzniká hyperkineticko-hypotonický syndrom. Degenerace neuronů striata je příčinou Huntingtonovy chorey.

Poškození globus pallidus vyvolá útlum pohybů i řeči, může vést i ke katalepsii.

Porucha nucleus subthalamicus vede k druhostrannému hemibalismu.

Poškození substantia nigra způsobuje hypokineticko-hypertonický syndrom (Parkinsonův syndrom). Ten je charakterizován svalovou rigiditou, omezením pohybů a klidovým třesem, který mizí při naučených pohybech a ve spánku.

Související články

 * Motorický systém
 * Volní motorika

Externí odkazy

 * The Brain from Top to Bottom
 * NEUROANATOMIE I – Struktury centrálního nervového systému – Bazální ganglia