Informasi

Bagaimana akson dalam materi putih dibundel?

Bagaimana akson dalam materi putih dibundel?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Saya ingin tahu apakah pertanyaan berikut tentang akson dalam materi putih masuk akal.

Sudah menjadi rahasia umum bahwa materi putih "terutama terdiri dari kumpulan akson bermielin" resp. adalah "terutama terdiri dari akson bermielin, juga disebut saluran" (= "berkas serabut saraf (akson)".

Agar hal-hal berikut masuk akal, asumsi-asumsi berikut dibuat:

  • Semua akson yang membentuk satu bundel memiliki panjang yang kira-kira sama $L$. (Tentu saja tidak semua akson memiliki panjang yang sama!)

  • Akson berjalan secara paralel selama mungkin.

  • Akson biasanya tidak bercabang di dalam materi putih. (Atau apakah ini asumsi yang sama sekali tidak realistis?)

Asumsikan bahwa itu adalah definisi yang masuk akal dari sebuah bundel untuk menjadi himpunan akson yang berjalan padat di dalam a Maya tabung dengan panjang $l = alpha L$, $alpha < 1$. Dengan definisi ini, sub-bundel dari sebuah bundel juga akan menjadi bundel, jadi kami hanya tertarik pada maksimal bundel.

Penting untuk diperhatikan bahwa definisi bundel bergantung pada parameter $alpha$: lebih kecil $alpha$ berarti akson harus berjalan secara paralel hanya untuk jarak yang lebih pendek (dibandingkan dengan panjang umumnya $L$), lebih besar $alpha $ berarti akson harus berjalan secara paralel untuk jarak yang lebih jauh. $alpha$ yang lebih kecil berarti lebih sedikit tetapi bundel yang lebih besar, $alpha$ yang lebih besar berarti lebih banyak, tetapi bundel yang lebih kecil.

Perhatikan bahwa setiap bundel (terlepas dari $alpha$) mendefinisikan dua wilayah kortikal tertentu (dua wilayah neuron sumber dan target akson). Untuk bundel terkecil ($alpha$ terbesar) diameternya sesuai dengan ukuran wilayah sumber dan target (lihat gambar di bawah).

Lihat di sini berbagai partisi ke dalam bundel dengan $alpha approx 0.5$ (abu-abu, 1 bundel), $alpha approx 0.75$ (biru, 2 bundel) dan $alpha approx 1$ (merah, 4 bundel):

Demi kesederhanaan, asumsikan bahwa - untuk $alpha$ tertentu - bundel tidak tumpang tindih, yaitu setiap akson hanya terdapat dalam satu bundel. (Ini mungkin penyederhanaan yang berlebihan.)

Pertanyaanku adalah:

Dapatkah perkiraan kasar diberikan, berapa banyak bundel dengan jumlah neuron $N$ tertentu yang ada di materi putih (untuk $alpha$ tertentu)? (Pilih organisme yang Anda sukai atau ketahui.)

Saya kira bundel terbesar yang ditemukan di otak adalah corpus callosum yang - sebagai tabung - memiliki panjang yang agak pendek ($alpha$ kecil). Ini berisi (dalam macaca nemestrina otak) sekitar $10^8$ akson.

Demi kesederhanaan, mari kita pertimbangkan kekuatan sepuluh saja. Kemudian untuk $alpha$ kecil yang memungkinkan corpus callosum menjadi bundel, kita akan mendapatkan sebagai "hipotesis nol" (dengan jumlah bundel murni hipotetis!):

Tapi mungkin distribusinya entah bagaimana bimodal, mis. seperti ini:

Apakah jawaban yang dapat diandalkan untuk pertanyaan ini di luar jangkauan hari ini? Tidakkah kita cukup tahu tentang struktur jarak jauh materi putih? Atau tidak ada yang berusaha membuat statistik ini? Atau bisakah saya menemukannya di suatu tempat?


Materi Abu-abu dan Materi Putih

Sistem saraf pusat memiliki struktur anatomi yang sangat kompleks. Ini telah dibagi menjadi beberapa bagian, belahan, dan lobus. Dua struktur, materi abu-abu, dan materi putih, juga mengacu pada klasifikasi sistem saraf pusat. Seperti yang jelas dari namanya, materi abu-abu adalah zat yang tampak keabu-abuan di otak dan sumsum tulang belakang sedangkan materi putih tampak putih di otak dan juga di sumsum tulang belakang.

Namun, tidak sesederhana itu karena kedua struktur tersebut mengandung area anatomis dan fungsional tertentu yang memiliki peran kompleks dan beragam dalam tubuh. Pada artikel ini, kita akan membahas struktur, lokasi, fungsi, dan penyakit dari kedua struktur tersebut.


Mengapa materi putih berwarna putih?

Myelin adalah zat lemak yang mengelilingi akson neuron. Myelin dibuat oleh oligodendrosit di sistem saraf pusat, dan sel Schwann di sistem saraf tepi. Myelin adalah 80% lipid, yang tampak putih karena cahaya memantul darinya.

Bandingkan materi putih dengan materi abu-abu - materi abu-abu mengandung lebih banyak badan sel daripada akson bermielin.

Bagian utama dari otak di mana materi putih dapat ditemukan adalah Corpus callosum, bundel akson bermielin yang menghubungkan belahan otak kiri dan kanan. Di bagian ventral, ada saluran materi putih utama lainnya yang disebut komisura anterior, yang juga mengirimkan koneksi melintasi dua belahan.

Cobalah buku anatomi tentang otak ini untuk mempelajari lebih lanjut tentang materi putih dan korpus kalosum.


Pensinyalan Otak yang Efisien

Berbeda dengan materi abu-abu, di mana badan sel neuron mendominasi, istilah materi putih mengacu pada area otak di mana terdapat lebih banyak akson yang dilapisi mielin. (Axon, yang panjangnya bisa mencapai tiga kaki, adalah proyeksi terpanjang dari sel-sel otak dan membawa sinyal sel ke sel lain.) Pada tingkat mikroskopis, materi putih terdiri dari jutaan akson yang tersusun rapat, masing-masing dibungkus secara konsentris dalam mielin. selubung, insulasi yang terdiri dari sekitar 70 persen lipid dan 30 persen protein. Insulasi lemak inilah yang memberi area otak ini rona keputihan.

Secara makroskopis, materi putih dapat dilihat membentuk berbagai macam kumpulan serat, termasuk serat proyeksi, serat asosiasi, dan serat komisura. Yang paling penting untuk fungsi otak yang lebih tinggi adalah serat asosiasi, yang berjalan di dalam hemisfer serebral individu, dan serat komisura, yang menghubungkan hemisfer kiri dan kanan. Banyak berkas serat yang lebih kecil, seperti berkas otak depan median, penting sebagai bagian dari jaringan yang dikhususkan untuk fungsi yang lebih tinggi. Namun, secara umum, (dengan pengecualian corpus callosum—materi putih yang menghubungkan hemisfer kiri dan kanan—dan beberapa sistem asosiasi) sedikit yang diketahui tentang materi putih mana yang diasosiasikan dengan jenis hubungan otak-perilaku.

Sel dalam materi putih sangat mendukung perannya dalam konektivitas. Myelin membentuk selubung yang mengelilingi akson sel sedemikian rupa sehingga daerah kecil, yang dikenal sebagai nodus Ranvier, dibiarkan terbuka. Daerah yang tidak terbungkus ini memungkinkan bentuk transmisi listrik yang ditingkatkan yang disebut konduksi garam. Ketika sel menembakkan impuls saraf (atau potensial aksi) di sepanjang aksonnya, transmisi jauh lebih efisien. Hal ini menyebabkan konduksi akson bermielin jauh lebih cepat, dibandingkan dengan akson yang tidak bermielin. Dengan fisiologi sel khusus ini, materi putih memastikan bahwa konduksi saraf yang cepat terjadi di otak, yang secara langsung berkontribusi pada efisiensi pemrosesan informasi yang khas dari kognisi normal. Tidak mengherankan, kelimpahan materi putih adalah fitur mencolok dari daerah frontal otak. Lobus ini memiliki tingkat konektivitas tertinggi dari setiap lobus otak. Lobus frontal kita berada dalam posisi yang unik, melalui jalur materi putihnya, untuk berfungsi sebagai integrator operasi mental yang dilakukan oleh daerah otak lainnya.


Materi Putih dan Abu-abu

Jaringan otak terutama terdiri dari neuron dan glia. Neuron adalah sel yang mengirimkan informasi ke seluruh tubuh. Seperti yang dijelaskan dalam Neuron Superhighway!, neuron tersusun atas dendrit, badan sel, dan akson. Sel glial, di sisi lain, secara luas didefinisikan sebagai sel non-neuronal yang menjaga lingkungan lokal. Beberapa glia mempertahankan homeostasis (keseimbangan antara elemen yang saling bergantung), yang lain merespons cedera, dan kelas ketiga benar-benar membantu neuron menyampaikan informasi.

Materi Putih

Materi putih terdiri dari akson bermielin panjang yang menghubungkan area otak. Myelin adalah lembaran lemak yang diproduksi oleh sel glial tertentu. Ini mengelilingi dan mengisolasi akson memberikan akson penampilan keputihan. Ketika dibundel bersama, akson bermielin panjang membentuk saluran materi putih. Traktat ini menyampaikan informasi dari satu area otak ke area lain dan antara otak, sumsum tulang belakang, dan perifer. Otak terdiri dari sejumlah saluran materi putih besar termasuk corpus callosum dan saluran kortikospinalis. Corpus callosum menghubungkan sisi kanan dan kiri otak. Traktus kortikospinalis membawa perintah motorik dari korteks motorik ke medula spinalis. Sumsum tulang belakang kemudian mengirimkan akson (saraf) ke serat otot untuk menghasilkan gerakan tubuh. Ingatlah bahwa setiap akson terhubung ke badan sel, dan badan sel bertanggung jawab untuk menjaga seluruh sel tetap hidup dan sehat.

Materi abu-abu

Materi abu-abu pada dasarnya adalah segala sesuatu yang lain di otak dan sumsum tulang belakang. Ini terdiri dari badan sel neuron, neuropil (dendrit dan akson pendek bermielin dan tidak bermielin), sel glial, dan kapiler. Sementara materi putih mentransmisikan informasi, materi abu-abu mengumpulkan dan memodifikasi informasi itu. Dalam materi abu-abu, neuron menerima informasi secara distal melalui saluran materi putih dan secara lokal dari neuron terdekat. Informasi ini dapat dimodifikasi tergantung pada sifat intrinsik neuron. Interaksi lokal dengan neuron dan glia juga dapat mengubah fungsi satu neuron atau seluruh jaringan. Oleh karena itu, penting untuk menjaga lingkungan setempat dikontrol dengan ketat. Di otak, korteks serebral, ganglia basal, dan hipotalamus adalah contoh area materi abu-abu. Wilayah materi abu-abu dapat memiliki fungsi yang sangat spesifik. Korteks motorik, misalnya, telah menetapkan daerah yang didedikasikan untuk menggerakkan jari-jari tertentu.


Neuron materi putih—neurobiologi dan neurokimia

Dalam ilmu saraf tradisional, materi abu-abu korteks dianggap berisi semua badan sel saraf di otak. Namun, sejumlah kecil neuron telah ditemukan berada di dalam ruang materi putih otak manusia dan sementara tidak dipelajari secara komprehensif, tidak boleh diabaikan ketika mempertimbangkan patofisiologi skizofrenia. Neuron materi putih interstisial (IWMNs) ini pertama kali dijelaskan di otak manusia oleh Meynert pada tahun 1867 ketika neuron "soliter" diamati antara serabut saraf bermielin dari materi putih subkortikal. 43 Sebuah populasi neuron serupa diidentifikasi oleh Cajal, yang mengamati neuron antara berkas akson saraf trigeminal dan materi putih otak kecil manusia. 44 Selain itu, banyak neuron yang diamati dengan proyeksi menaik menuju korteks di atasnya dan Cajal adalah yang pertama mendalilkan bahwa neuron materi putih ini mungkin merupakan sel yang dipindahkan dari materi abu-abu. 45 Namun, bahkan sejak penemuan awal sel-sel ini, sedikit kemajuan telah dibuat dalam memahami biologinya, khususnya relevansinya dengan penyakit. Dalam ulasan ini, kami menguraikan biologi IMWN, dan fokus pada peran mereka dalam patogenesis skizofrenia.

Studi awal IWMN berfokus pada lokasi mereka di dalam otak dan karakteristik morfologis. IWMN adalah populasi sel yang heterogen secara morfologis dan neurokimiawi. Dari gambar paling awal dari neuron yang diwarnai Meynert dan Cajal dari Golgi, jelas bahwa IWMN memiliki morfologi dan orientasi yang berbeda di otak manusia. 46,47 Sejak itu, imunohistokimia yang memanfaatkan histokimia nikotinamida-adenin dinukleotida fosfat-diaforase (NADPH) dan antibodi terhadap penanda saraf telah menjadi metode yang paling banyak digunakan untuk memeriksa subtipe IWMN dan distribusinya. Pada orang dewasa, IWMN lebih berlimpah di materi putih superfisial dekat dengan asrama materi abu-abu, dengan jumlah menurun menuju materi putih dalam. 48 Korteks frontal mengandung kepadatan IWMN tertinggi di otak manusia dewasa, diikuti oleh korteks cingulate, kemudian korteks visual dan temporal. 48,49 Studi IWMNs di otak manusia janin dan dewasa mengamati bahwa IWMNs NADPH-positif (NADPH+) memiliki bentuk fusiform yang dominan dengan beberapa memiliki bentuk seperti piramida, bipolar atau multipolar dalam materi putih superfisial di bawah korteks temporal dan frontal. 48,50,51 Akson dari beberapa NADPH+ IWMNs di otak orang dewasa diproyeksikan ke dalam lapisan kortikal di atasnya. 50 Selanjutnya, akson dari beberapa IWMN superfisial diproyeksikan melalui lapisan VI ke lapisan V sedangkan IWMN dalam memproyeksikan akson hanya ke Lapisan VI. 52 IWMNs juga ada pada spesies lain seperti hewan pengerat di mana mereka memiliki keragaman morfologi yang sama dan bukti untuk koneksi dengan korteks. 52 Hal ini menunjukkan adanya variabilitas dalam karakteristik morfologi IWMNs, serta dendrit dan proyeksi aksonalnya yang pada gilirannya mungkin bergantung pada lokasinya di dalam materi putih. Yang menarik, fakta bahwa proyeksi dikirim ke materi abu-abu menunjukkan bahwa IWMN mungkin berkomunikasi langsung dengan neuron di atasnya untuk memengaruhi pemrosesan kortikal.

Studi pada manusia dan hewan pada berbagai usia perkembangan telah menyelidiki neurokimia IWMN menggunakan antibodi yang diarahkan pada protein yang diekspresikan dalam neuron. Antibodi terhadap antigen inti saraf (NeuN), yang digunakan sebagai penanda neuron dewasa, tampaknya mengidentifikasi keseluruhan populasi IWMN dewasa. 19,48,53,54,55,56 Penanda lain tampaknya hanya mendeteksi subpopulasi IWMN. Misalnya, histokimia NADPH memberi label pada proporsi IWMNs, seperti halnya antibodi terhadap protein-2 terkait mikrotubulus (MAP2). 49,50 Beberapa IWMNs mengandung neuronal nitric oxide synthase (nNOS) menunjukkan bahwa mereka melepaskan oksida nitrat sebagai pemancar. IWMN bersifat imunoreaktif untuk glutamat dan protein kinase-α yang bergantung pada Ca 2+ / calmodulin tipe II yang mengindikasikan beberapa kemungkinan bersifat rangsang. 57 Beberapa peneliti percaya bahwa IWMNs mungkin sisa dari subplate perkembangan yang menimbulkan neuron kortikal dan Clancy, et al. 58 menunjukkan bahwa 15-25% dari neuron subplate persisten ini pada hewan pengerat adalah GABAergic. Memang, IWMN adalah imunoreaktif untuk GAD, 19 protein pengikat kalsium PV dan calretinin (CR), 49 dan neuropeptida neuropeptida Y (NPY), SST, 56,59 substansi P dan cholecystokinin. 60 Studi-studi ini menunjukkan bahwa IWMN berbeda secara morfologis dan neurokimiawi, tetapi apakah semua IWMN benar-benar matang dan terintegrasi ke dalam sirkuit kortikal?

Gambar Cajal tentang Golgi berlabel bagian otak manusia dan hewan pengerat pascakelahiran awal memberikan bukti pertama bahwa IWMN tidak hanya memproyeksikan akson ke korteks, tetapi juga neuron kortikal seperti neuron piramidal lapisan VI, akson proyek atau akson co-lateral ke dalam putih superfisial. urusan. Kurang dari satu abad kemudian, Kostovic dan Rakic ​​61 menggambarkan sinapsis simetris (diduga GABAergic) dan asimetris (diduga glutamatergik) pada dendrit dan soma IWMN yang terletak di bawah monyet dan korteks visual, somatosensori dan motorik manusia, menunjukkan bahwa ini adalah akson di kontak dengan IWMNs dan dilengkapi dengan terminal prasinaptik yang memungkinkan komunikasi saraf langsung. Garcia-Marín, dkk. 48 mempelajari persarafan sinaptik dari korteks frontal, lurik dan visual manusia dewasa dan materi putih yang mendasarinya menggunakan imunolabelling untuk GAT-1 (GABA transporter-1) dan vGAT (vesikular GABA transporter) untuk mengidentifikasi terminal GABAergik dan vGlut-1 (transporter glutamat vesikular) ) untuk mengidentifikasi terminal glutamatergik. Lapisan kortikal memiliki pelabelan yang melimpah untuk terminal GABAergik dan glutamatergik dan sementara mereka juga terlihat jelas dalam materi putih, kepadatannya secara signifikan lebih sedikit. 48 Data anatomis ini menunjukkan bahwa IWMN menerima input sinaptik baik dari IWMN lain, atau neuron di korteks di atasnya atau mungkin dari struktur subkortikal, menunjukkan bahwa mereka terintegrasi ke dalam sirkuit saraf. Namun, konsekuensi fungsional dari sinapsis diduga ini pada IWMN di daerah otak frontal tetap menjadi misteri.

Memang, sangat sedikit penelitian yang menyelidiki elektrofisiologi IWMN karena distribusinya yang jarang di antara saluran serat padat materi putih sehingga sulit untuk menemukan dan merekam dari IWMN. Clancy, dkk. 52 menggunakan analisis pasca perekaman dari neuron yang diisi biositin dalam materi putih di bawah korteks visual dari hari pascakelahiran (P) 4-35 tikus. Sebagian besar IWMN memiliki potensi aksi berdurasi pendek dengan hiperpolarisasi cepat setelahnya dan hampir tidak ada adaptasi frekuensi lonjakan. 52 Menariknya, ini sangat mirip dengan rekaman dari neuron di lapisan kortikal I, 52 menunjukkan IWMNs aktif secara elektrik. Sebuah studi tentang korteks visual pada tikus muda P10-20 yang direkam dari neuron subplate (terletak di antara dasar lapisan VI dan sebelum serat materi putih yang berbeda) dan IWMNs (diidentifikasi lebih dalam di antara serat materi putih). 62 IWMN dan neuron subplate memiliki sifat intrinsik dan ambang batas yang serupa untuk inisiasi lonjakan, serta kinetika potensial aksi. 62 IWMN, bagaimanapun, lebih terdepolarisasi saat istirahat daripada sel subplate. 62 Friedlander dan Torres-Reveron 60 dalam studi lanjutan menggunakan rekaman patch-clamp sel utuh berpasangan dari IWMN dan neuron di lapisan kortikal VI korteks visual tikus di P20 dan menyarankan bahwa IWMN menerima input sinaptik rangsang dan penghambatan , berpotensi berpartisipasi dalam jaringan sinaptik lokal. Salah satu kesulitan yang dihadapi oleh para peneliti sebelumnya ini adalah ketidakpastian seputar identifikasi IWMNs untuk direkam menggunakan mikroskop cahaya normal, ditambah tidak mengetahui dari jenis neuron apa rekaman itu dibuat. Untuk mengatasi masalah ini, Engelhardt, et al. 63 menggunakan tikus transgenik muda (P10-P30) di mana serotonin 5HT3 gen reseptor ditandai dengan protein fluorescent hijau yang ditingkatkan (eGFP) dalam satu-satunya studi elektrofisiologi dari subset GABAergic IWMNs. 5HT3 eGFP IWMNs di bawah korteks motorik pada tingkat hipokampus memiliki pola penembakan khas interneuron, menerima input sinaptik rangsang dan penghambatan dari struktur kortikal dan subkortikal. 63 Hanya dalam empat rekaman berpasangan, mereka menunjukkan bahwa 5HT3-IWMNs positif menghambat neuron kortikal. 63 Studi-studi ini memberikan bukti yang menggiurkan bahwa IWMNs memang secara fungsional terintegrasi ke dalam sirkuit kortikal dan membentuk peran supresif, tetapi mereka juga menimbulkan pertanyaan menarik: Bisakah fungsi penghambatan IWMNs ini berdampak pada fungsi otak normal atau keadaan penyakit? Namun, seperti kebanyakan aspek biologi, pertanyaan ini lebih kompleks daripada yang dipikirkan sebelumnya. Memang, nanti dalam ulasan ini (Bagian 1.4), kami juga mengusulkan dan memberikan beberapa bukti yang menunjukkan bahwa proporsi IWMN mungkin tidak stasioner, tetapi mereka dapat bermigrasi ke korteks. Dengan demikian, hubungan antara IWMN dan neuron kortikal/subkortikal ini mungkin bersifat sementara. Penelitian lebih lanjut menggunakan neuron bertanda eGFP pada tikus dapat membantu mengungkap jenis IWMN mana yang membuat koneksi dengan daerah korteks atau subkortikal, seberapa stabil koneksi ini dan apakah koneksi ini memengaruhi fungsi otak normal dan patogenesis penyakit.


Ketersediaan data

Kumpulan data yang dihasilkan selama dan/atau dianalisis 68 dalam studi saat ini tersedia untuk umum di https://etsin.fairdata.fi/dataset/f8ccc23a-1f1a-4c98-86b7-b63652a809c3. File data sumber yang mendasari grafik gambar utama tersedia melalui Data Tambahan 1-4: Gambar 5d: Data Tambahan 1-2 Gambar 5e-f: Data Tambahan 3 dan Gambar 6: Data Tambahan 4. Semua data lainnya yang mendukung temuan penelitian ini tersedia dari penulis yang sesuai atas permintaan.


Materi putih penting

Peradangan materi putih menyebabkan penghalang darah-otak menjadi tidak efektif sebagian.

Ketika datang ke penyakit otak dan sistem saraf, dua pelopor neurologi UC Davis memiliki cara sederhana untuk meringkas penelitian yang kompleks dan mutakhir seumur hidup: Materi putih penting.

"Materi putih adalah bagian otak yang terbuat dari sel yang disebut 'akson' yang menghubungkan satu sama lain sehingga saraf dapat berkomunikasi," kata direktur Pusat Penyakit Alzheimer UC Davis, Charles DeCarli. "Materi putih memungkinkan otak untuk beroperasi secara utuh."

Penuh myelin – isolasi lemak yang mempercepat impuls saraf – materi putih, tentu saja, berwarna putih, kata profesor neurologi David Pleasure, yang memimpin Institute for Pediatric Regenerative Medicine, sebuah upaya penelitian bersama antara UC Davis dan Rumah Sakit Shriners untuk Anak-anak – California Utara.

Mempelajari Alzheimer, multiple sclerosis, cerebral palsy dan gangguan neurologis lainnya, DeCarli dan Pleasure telah membuat beberapa penemuan mendalam yang tampaknya bergantung pada ide sederhana.

Tekanan darah tinggi, aterosklerosis, peradangan, dan proses penyakit dasar lainnya dapat berjalan ke otak melalui jalur super-materi putih, menyebabkan beberapa gangguan neurologi yang paling misterius dan mengganggu.

Jika sistem saraf adalah jaringan komputer, materi abu-abu – bagian non-mielin yang mengandung sel saraf dan kapiler – akan menjadi komputer dan materi putih kabel.

Meskipun materi putih yang berpenyakit merusak sistem saraf seperti halnya kabel yang rusak, berjumbai, atau pengoperasian yang buruk merusak jaringan komputer, penelitian sebagian besar difokuskan pada materi abu-abu sampai Charles DeCarli muncul.

Salah satu ahli terkemuka di dunia dalam demensia neurologis, DeCarli bercanda menyebut dirinya sebagai "raja materi putih."

"Saya memiliki sisi humor, tetapi julukan itu mencerminkan bahwa saya telah melakukan penelitian di bidang ini sejak tahun 1990," kata DeCarli. "Awalnya, materi putih tidak terlalu menarik bagi komunitas ilmiah. Tapi perlahan-lahan muncul."

DeCarli telah memusatkan perhatian pada hiperintensitas materi putih dan perannya dalam demensia.

Terlihat pada gambar resonansi magnetik otak sebagai bercak ultra-putih, "hiperintensitas materi putih menunjukkan cedera pada akson," jelas DeCarli, "mungkin mewakili hilangnya aliran darah."

Ahli saraf Charles DeCarli memusatkan perhatian pada peran penyakit vaskular dalam penyakit Alzheimer.

Juga disebut "karat otak," DeCarli mengatakan bahwa ketika dia memulai penelitiannya pada tahun 1990, "semua orang mengira hiperintensitas ini hanyalah perubahan tidak berbahaya yang terkait dengan penuaan."

Sejak itu dia memusatkan perhatiannya pada hubungan yang muncul antara materi putih dan penyakit neurologis dan rekan-rekan mereka yang kurang misterius di bagian lain dari tubuh: stroke, serangan jantung, diabetes, hipertensi, dan aterosklerosis.

Stroke dan hiperintensitas materi putih, misalnya, memiliki faktor risiko yang sama, kata DeCarli. "Memiliki hiperintensitas ini pada pemindaian otak Anda menunjukkan bahwa Anda berisiko terkena stroke."

Mengacunya sebagai "pertanyaan jutaan dolar dari penelitian saya," DeCarli telah mencari hubungan antara penyakit Alzheimer dan hiperintensitas materi putih.

"Kami menemukan bahwa hiperintensitas melukai lobus frontal otak dan merusak kemampuan otak untuk memanipulasi dan menyimpan informasi," jelasnya. Tim peneliti DeCarli juga menemukan bahwa gangguan pembuluh darah penyebab hiperintensitas materi putih menambah kerusakan pada cedera Alzheimer dan mungkin mempercepat penyakit dengan merusak akson dan melemahkan neuron.

Menggunakan teknik pemetaan baru, DeCarli telah mengamati bahwa pasien Alzheimer berbagi sejumlah besar hiperintensitas materi putih dengan distribusi umum.

"Ini penting karena membantu kita memahami koneksi otak apa yang terganggu," jelasnya.

"Begitu kami mengetahui koneksi mana yang terganggu, kami dapat melakukan sesuatu untuk meningkatkan koneksi tersebut." Obesitas, diabetes, tekanan darah tinggi, dan penyakit arteri koroner adalah ancaman yang terkenal bagi kesehatan jantung abad ke-21, tetapi bagaimana dengan efeknya pada otak?

"Penelitian kami saat ini menunjukkan bahwa beberapa perubahan dalam memori dan pemikiran yang terkait dengan penuaan sebenarnya merupakan konsekuensi dari penyakit pembuluh darah yang tidak diobati," kata DeCarli.

"Ada juga beberapa bukti bahwa penyakit ini dapat menyebabkan patologi Alzheimer. Membentuk plak dan kusut pada penyakit Alzheimer mungkin merupakan salah satu cara sel-sel saraf di otak bereaksi terhadap cedera jenis apa pun."

Dia juga menduga bahwa studi MRI pada anak-anak obesitas dan dewasa muda akan menunjukkan peningkatan hiperintensitas materi putih.

Kabar baiknya: DeCarli mengatakan penelitian menunjukkan bahwa "faktor risiko vaskular dapat diobati dan banyak penyakit vaskular dapat dicegah melalui pilihan gaya hidup sehat."

Ahli saraf anak David Pleasure sedang mempelajari bagaimana peradangan materi putih berkontribusi pada penyakit autoimun tertentu seperti sklerosis multipel.

Di mana DeCarli mempelajari bagaimana berkurangnya aliran darah merusak materi putih, David Pleasure ingin mengetahui dampak peradangan.

Materi putih yang meradang terlibat dalam multiple sclerosis, cerebral palsy dan beberapa penyakit anak yang diturunkan seperti adrenoleukodystrophy.

Menguraikan jalur yang terbuka dari peradangan adalah teka-teki yang dipecahkan oleh Pleasure dengan potongan genetik, kekebalan, dan pembuluh darah.

Misalnya, peradangan menyebabkan sistem saraf pusat yang biasanya tidak memiliki kekebalan menjadi terganggu.

"Penghalang darah-otak menjadi sebagian tidak efektif, dan sel-sel kekebalan perifer dan antibodi dapat memasuki sistem saraf pusat," kata Pleasure.

Setelah itu terjadi, komplikasi seperti multiple sclerosis dapat terjadi. Menggunakan apa yang dia sebut "model yang paling umum digunakan untuk MS" - ensefalomielitis autoimun eksperimental - Pleasure mengatakan timnya dapat menduplikasi "banyak fitur patologis MS, mencoba rejimen pengobatan baru sebelum menerapkannya pada pasien."

Pleasure juga berfokus pada periventrikular leukomalacia (PVL) – gangguan perkembangan materi putih pada bayi prematur – yang sering menyebabkan cerebral palsy.

Studi Pleasure tentang oligodendroglia yang belum matang – sel yang membuat mielin – berkontribusi secara signifikan untuk memahami kedua gangguan tersebut.

"Komplikasi umum kehamilan - infeksi intrauterin - meningkatkan kejadian PVL dan cerebral palsy dengan meningkatkan kadar sitokin inflamasi, seperti interferon-gamma, di otak janin," kata Pleasure.

Sitokin adalah protein sinyal yang membantu sel berkomunikasi satu sama lain.

Dengan gelar sejarah dari Universitas Yale, David Pleasure menjelaskan kedokteran seperti seorang sejarawan.

"Ensefalomielitis autoimun eksperimental pertama kali ditemukan pada akhir abad ke-19, ketika Louis Pasteur mengembangkan vaksin anti-rabies dengan menumbuhkan virus rabies pada monyet," katanya.

Dan meskipun kebanyakan orang menganggap MS sebagai penyakit sumsum tulang belakang, ia memiliki hubungan historis dengan materi putih "pertama kali dijelaskan oleh ahli saraf Prancis Jean-Martin Charcot, yang menamai multiple sclerosis pada akhir abad ke-19," jelas Pleasure.

Dalam edisi ini Kedokteran UC Davis

Ilmu saraf, yang mencakup sejumlah disiplin ilmu dari obat nyeri dan neurologi hingga oftalmologi dan psikiatri, adalah salah satu bidang kedokteran yang berkembang pesat.

Sejarah itu penting, dan memiliki latar belakang sejarah memberikan beberapa perspektif untuk kedokteran, katanya. Peradangan materi putih menyebabkan penghalang darah-otak menjadi tidak efektif sebagian.

"Misalnya, tanpa penemuan Charcot bahwa MS mempengaruhi akson - materi putih - serta myelin, misalnya - kita tidak akan memiliki penemuan penting yang mengikuti: bahwa kecacatan permanen yang akhirnya berkembang pada pasien dengan MS progresif terutama karena aksonal kerugian, bukan demielinasi."

Dalam "The Mysterious Affair at Styles," detektif Belgia yang unik dari Agatha Christie, Hercule Poirot, memperkenalkan materi abu-abu ke dalam leksikon populer dengan mengetuk dahinya.

"Perselingkuhan ini harus diurai dari dalam," kata Poirot. "Sel abu-abu kecil ini. Terserah mereka."

Delapan puluh tujuh tahun kemudian, David Pleasure dan Charles DeCarli telah memanfaatkan sel abu-abu mereka sendiri – dan sel-sel dari komunitas penelitian UC Davis – untuk menemukan bahwa mungkin materi putih untuk mengungkap misteri unik otak.


Bagaimana akson dalam materi putih dibundel? - Biologi

Cepat, ruang di kamp pelatihan musim panas GRATIS kami hampir habis. Klaim tempat Anda di sini.

Masalah

Bagian saraf manakah yang menghantarkan arus listrik...

Soal 10 Kesulitan Mudah

Struktur manakah yang mendominasi materi putih otak?
A. akson bermielin
B. badan sel saraf
C. ganglia saraf parasimpatis
D. kumpulan dendrit dari sistem saraf enterik

Menjawab

Topik

Anatomi & Fisiologi 1 (biologi)

Sistem Saraf dan Jaringan Saraf

Diskusi

Pendidik Biologi Terbaik
Maria D.
Julie G.
Diana C.

universitas Pennsylvania

Matius B.
Kamp Pelatihan Biologi

Unsur dan Atomnya

Elemen Kehidupan

Dalam biologi, unsur-unsur…

Video yang Direkomendasikan

Akson bermielin membentuk…

Struktur materi putih manakah yang…

Tiga anggota pelindung…

Manakah dari str berikut…

Manakah dari berikut ini untuk…

Istilah mana yang menggambarkan bu…

Dimana parasimpatis…

Manakah dari sen berikut…

Sistem saraf pusat…

______ menyampaikan pesan dari…

Tonton Lebih Banyak Pertanyaan Terpecahkan di Bab 12

Transkrip Video

Baiklah, mari kita bicara tentang materi abu-abu dan materi putih, yang pada dasarnya menandakan bagian-bagian berbeda dari neuron yang membentuk sistem saraf Anda. Perawat yang mana? Maaf, saya mengatakan seperti ini. Neuron dengan sel-sel yang membentuk sistem saraf Anda. Jadi mari kita menggambar sendiri di sini, dan proyeksi ini akan keluar darinya dan akan ada bagian ini di sini yang akan masuk ke bagian memanjang ini, yang Anda sebut kapak. Dan proyeksi kecil yang keluar ini akan menjadi hak mati di bagian ini yang disebut badan sel, yang juga berisi beberapa hal lain. Jadi dikatakan yang mana yang akan menyusun materi putih otak? Um, baik, jadi tubuh dan droid dan juga tidak digambarkan di sini. Tapi yang terlibat adalah ganglia semua akan berada di wilayah ini, dan mereka muncul sebagai abu-abu. Dan semua hal ini akan menjadi bagian dari materi abu-abu. Daun mana yang bertindak di sini dan secara khusus dikatakan bahwa tindakan ini dilakukan oleh Meilin. Dan Milen ini adalah penutup sepanjang bagian luar kapak yang pada dasarnya menyekat mereka sehingga sinyal akan bergerak lebih cepat melalui mereka. Dan karena akson-akson ini melanggar udara dan mengandung lemak, mereka muncul sebagai putih. Dan materi putih otak Anda secara khusus adalah Exxon bermil-mil tak bertanggal yang mengudara di dalamnya, dan itu akan menjadi jawaban yang benar.


Bagaimana akson dalam materi putih dibundel? - Biologi

Terima kasih khusus kepada Fakultas Kedokteran Universitas Washington

Jalur motorik adalah jalur yang berasal dari otak atau batang otak dan turun ke sumsum tulang belakang untuk mengontrol a-neuron motorik . Neuron besar di tanduk ventral sumsum tulang belakang mengirim akson mereka keluar melalui akar tulang belakang dan secara langsung mengontrol otot. Jalur motorik dapat mengontrol postur, refleks, dan tonus otot, serta gerakan sadar sadar yang kita pikirkan ketika kita mendengar "sistem motorik". Jalur yang paling terkenal adalah yang disebut "sistem piramida", yang dimulai dengan neuron piramidal besar dari korteks motorik, berjalan melalui piramida batang otak, (di suatu tempat di sini ada suatu kebetulan), dan akhirnya berakhir pada atau di dekat neuron motorik-a. Sistem ini sangat penting secara klinis, karena stroke sering mempengaruhi sistem motorik. Oleh karena itu sangat penting untuk memahami anatomi jalur motorik.

Jalur motorik primer disebut juga kortikospinal jalan. As all such pathways are named from beginning to end, this pathway starts in cortex and ends in the spine. Specifically, it starts in the precentral gyrus, the fold of cortex just anterior to the central sulcus.

The precentral gyrus has many names: primary motor cortex, Brodmann's area 4, M1, etc. It provides the bulk of the corticospinal tract, but other cortical areas contribute as well. One such area is area 3a, part of primary somatosensory cortex, which is hidden down inside the central sulcus.

If we take a section through the central sulcus, we can see subtle differences between the pre- and post-central gyri. All areas of cerebral cortex have six varying layers of cells, from the most superficial and cell-free layer I to the deep layer VI. Each layer has a slightly different cellular makeup, and the thicknesses of the layers vary with cortical area. The postcentral gyrus, also known as primary somatosensory cortex, has a distinct layer IV - across cortical areas, layer IV generally receives sensory information. In the precentral gyrus, the motor cortex doesn't receive much in the way of sensory input, so layer IV is indistinct. However, layer V, which is generally responsible for sending information down to the brainstem and beyond, is very prominent in motor cortex.

The corticospinal tract originates as the axons of pyramidal neurons in layer V of (mainly) primary motor cortex. In general, the farther the axon has to go, the larger the neuron. In the precentral gyrus you can see some especially large neurons, visible even at low magnification. These neurons are called Betz cells, and were once thought to be the sole source of the corticospinal tract. We now know that they are only a subset of the pyramidal neurons which make up the tract. Pyramidal neurons, incidentally, occur in all types of cortex - it is just a morphological name for large neurons that are triangular in shape, pointing a long apical dendrite toward the surface of the brain.

Once the axons leave the pyramidal cells, they enter the white matter just below layer VI. Every gyrus in the brain has this core of white matter, which contains all of the axons entering or exiting the gyrus. As you get deeper into the brain, all of these slips of white matter coalesce to form one large body of axons, the corona radiata, "radiating crown". As you get still deeper into the hemispheres, the corona radiata dives into the deep nuclei of the brain, the caudate and putamen, splitting them in two. At this point, all of these axons are called the internal capsule.

The internal capsule is a major two-way highway, and very vulnerable to strokes. Sensory information travels up it on the way from the thalamus to the cortex, and motor information travels through on the way down to the spine. As you saw in the horizontal sections at the beginning of the course, the internal capsule has an anterior and posterior limb. The motor and somatosensory information travels through the posterior limb.

If you were to follow horizontal sections down through the brain, at around the level where the otak tengah begins, you would see the internal capsule coalesce into a tight bundle to exit the cerebral hemispheres. At this point the axons are called the cerebral peduncles, or the "stalks" of the cerebrum. The peduncles make up the floor of the midbrain, and contain all of the descending axons going to the brainstem or spine. The peduncles, unlike the internal capsule, are largely one-way most of the axons in them are heading south. The ascending, sensory axons take other routes to get to the thalamus.

Once midbrain gives way to pons, two things happen to the peduncles. One, many of the axons from cortex were actually headed for the pons (the "corticopontine" fibers, of course), so they get off and synapse. Two, the remaining corticospinal axons get a little fragmented in the pons, so they are no longer visible as a nice tight bundle. They can be seen as several smaller bundles, though.

Dalam sumsum belakang, the fibers come together again as the piramida. The pyramids were actually named as landmarks on the surface of the brainstem - on a human brainstem you can clearly see them as two ridges running down the ventral midline. The pyramids run the entire length of the medulla, large uninterrupted axon tracts on the ventral surface.

At the very caudal-most end of the medulla, right about at the point where you have to start calling it cervical spinal cord, the fibers in the pyramids cross. The cerebrum controls the opposite side of the body, so it had to happen sometime, didn't it? The crossing event is called the decussation of the pyramids, and you can identify it by the way the midline groove is suddenly way off the midline. In any single section, it looks like only one side is crossing, but this is a sectioning artifact. Large bundles of axons take turns crossing, much like your fingers interlace when you clasp your hands. As you section down through the decussation, the midline fissure will bend first to one side, then the other.

As each individual fiber crosses (remember, these are still the same axons we started with, from the pyramidal neurons of area 4!), where does it go? The pyramids do not merely exchange places. Instead each crossing axon takes up residence in the lateral white matter of the spinal cord. By the time the decussation is completed, the corticospinal fibers reside in this new location, now called the lateral corticospinal tract.

From this position they dive into the grey matter of the spinal cord at their target levels. Those fibers controlling the arms, for example, get off in the cervical levels of the cord. Sekali di ventral horn they synapse either on interneurons (most common) or directly on the a -motor neurons. They preferentially innervate the limbs and distal muscles.

C. A lesson in nomenclature:

As you may have learned in anatomy, if there is a lebih besar horn of Ubu, there is probably also a lebih rendah horn of Ubu. (Fictional, don't look it up.) Likewise, if there is a lateral corticospinal tract, there must also be a medial one. Indeed there is, only it is called the anterior corticospinal tract. Take comfort in the fact that it does actually lie medially. These fibers were part of the original corticospinal tract, and made up 15-20% of the pyramids, but at the decussation, they did not cross. As a result, in the spinal cord they are still sitting right where the pyramids were - ventrally, on either side of the midline.

These fibers also dive into the ventral horns at appropriate levels, and they tend to innervate the muscles of the trunk. Fine finger movements and tap dancing are the exclusive domain of the lateral corticospinal tract, but push-ups and hula-hooping rely more on the anterior corticospinal tracts.

Here is a diagram summarizing the two main pathways of the voluntary motor system:

In motor cortex, the body is mapped out across the extent of the gyrus. Control of the feet lies near the midline at the top of the gyrus, whereas the lateral side of the gyrus controls the hands and face. Because the body parts are spread so widely in cortex, cortical strokes are rarely big enough to affect an entire half of the body. Instead, the hands or face, which take up the most cortical area, are preferentially affected. Strokes in the internal capsule are a different story. Fibers are bundled together so closely that a small stroke can in fact paralyze an entire side of the body - this is called hemiplegia (half-paralysis) or hemiparesis (half-weakness). If a stroke occurs in the brainstem, affecting the pyramids, the hemiparesis will often be accompanied by other symptoms or "neighborhood signs" the brainstem is a very crowded place.

Although the cortex is primarily concerned with the contralateral (opposite) side of the body, some muscle groups get innervation from both hemispheres. This bilateral innervation protects the muscle groups in case of stroke. Most of the muscles in the trunk are bilaterally innervated, so that even hemiplegic patients can hold their torsos upright. For some reason, the forehead also receives bilateral innervation, which can be a key clue in determining if a patient's facial paralysis is due to a cerebral stroke or a peripheral nerve injury. In a cerebral stroke patient, only the lower half of the face (on one side) will be affected. In a patient with Bell's palsy (a temporary inflammation of the facial nerve), the entire side of the face will be affected.


Tonton videonya: Karakteristik Pembelajaran Dengan Pendekatan RME Dan Proses Matematisasi Horizontal Dan Vertikal (Agustus 2022).