BAZAL GANGLİONLAR
Bazal ganglionlar, talamusun lateralinde ve her iki hemisferin derinlerinde yer alan nöron guruplarıdır. Nükleus caudatus, putamen, globus pallidus, substantia nigra ve subthalamic nükleuslardan oluşur. Amygdaloid nükleus da bu sistem ile yakın ilişkilidir.
- Bazal gangionlar, serebellumun lateral hemisferleri ile birlikte, istemli motor hareketin planlanması, başlatılması ve ardışık hareket paternlerinin belli bir düzen içinde başarılmasında rol oynar.
- Bazal ganglionlar, ekstrapiramidal sistemin bir komponenti olarak, öğrenilmiş hareketin bilinçaltı düzeyde (ancak bir hedefe yönelik), otomatik olarak yerine getirilmesinde, motor kortekse yardımcı olur.
- İstemli bir motor hareket önce korteksin duyusal assosiasyon alanlarında ‘düşünce’ şeklinde ortaya çıkar. Bazal ganglionların kaudat nükleus’unda ve serebellar lateral hemisferlerde hareketin planı yapılır. Daha sonra motor korteks inen yollarla (kortiko-spinal yollar) hareket emrini medulla spinalise yollar. Bazal ganglionlar ve lateral serebellumda ilgili nöronların, hareket başlamadan önce uyarıldıkları saptanmıştır.
- Bazal ganglionlar düşünceyi motor eyleme çevirir.
Bazal Ganglionlar bütün giriş sinyallerini serebral korteksden alır ve çıkış sinyallerini de motor kortekse iletir ve motor korteks, hareketi başlatır. Bu döngü kısaca şöyledir: Serebral korteks uyarılarını striatuma gönderir. Striatumdan, globus pallidusun internal segmentine, buradan talamik fasikulus aracılığı ile talamusa (ventral anterior, VA; ventral lateral, VLo ve sentromedian nükleuslara) giden uyarılar, talamusdan tekrar kortekse döner. Korteksden striatuma giden lifler eksitatorik; striatumdan, globus pallidus internal segmentine (GPİ) gelen yollar inhibitoriktir. GPİ’un, talamusa gönderdiği uyarılar inhibitorik; talamusdan kortekse giden lifler eksitatorikdir. Böylece Globus pallidusun talamus üzerine olan inhibitorik etkisi (disinhibisyon ile) ortadan kalkar, talamus uyarılarak, korteksi aktive eder
Korteks -------(excit) Striatum ------- (inh) Globus Pallidus ------- (inh) (disinhibisyon) Talamus -------(excit) Korteks
Serebellumdan farklı olarak bazal ganglionlar, medulla spinalisden input almaz, bütün uyarıları beyin korteksinden alır. Bazal ganglionlar, motor kontroldeki rollerine ek olarak duyusal ve bilişsel süreçlerde de rol oynar.
Nükleus kaudatus ve putamene, “striatum”; putamen ve globus pallidus’a, “nükleus lentiformis” de denir.
Striatum hareket başlamadan önce deşarjlarına başlar (hareketin planlanması). Putamen aktivasyonu vücudun, kaudat nükleus aktivasyonu ise, göz hareketlerinin oluşumu ile ilişkilidir.
Primer görme ve işitme alanları dışında beyin korteksinin pek çok bölgesi özellikle sensori-motor ve prefrontal kortikal bölgeler striatuma projekte olur. Beyin korteksinden striatuma gelen aksonlar, eksitatoriktir ve glutamat salgılar. Daha sonra striatum, direkt ve indirekt yollarla, talamusun VA ve VLo ve sentromedian nükleuslarını etkiler. Talmusdan ise, beynin motor alanlarına uyarıcı (eksitatorik) impulslar gider.
Direkt Yol: Bu yol, korteksin aktivasyonunu arttırır.
Korteks tarafından (glutamat ile) uyarılan striatumdan, globus pallidus’un internal segmentine (ve “substantia nigranın pars retikularisine”) inhibitorik (GABA erjik) uyarılar gider. Globus pallidusun internal segmentinden talamusun VA ve VL nükleuslarına yine inhibitorik (GABA erjik) uyarılar gider. Ancak kendi inhibe olan globus pal int. nın talamusu inhibe etkisi azalacağından, talamusda bir disinhibisyon, (yani inhibisyondan kurtulma, eksitasyon) oluşur. Talamusdan beyin korteksine (premotor supplementer ve prefrontal, bölgelere) uyarılar artar, motor korteksden inen yollarla (ekstrapiramidal) hareket gerçekleşir.
İndirekt Yol: Bu yol, beynin motor korteksinin uyarılmasını ve hareketin ortaya çıkmasını engeller.
Motor korteksden başlayan uyarılar (glutamaterjik), striatuma gelir. Striatumdan inhibe edici (GABA erjik) uyarılar globus pallidusun external segmentine (GPE) gelir. Globus pallidusun external segmentinden yine inhibitorik (GABA erjik) uyarılar, subtalamik nükleusa gelir. Subtalamik nükleus ise, inhibisyondan kurtularak (disinhibisyon), globus pallidusun internal segmentini uyarır (glutamaterjik). Globus pallidus’un internal segmenti, talamusu inhibe eder (GABAerjik). Talamusdan beyin korteksine giden uyarılar azalır.
Bazal ganglion hastalıklarında, direkt veya indirekt yollardan herhangi birinin aktivasyonundaki bir artış veya lezyon, hiperkinetik veya akinetik motor hareketlere yol açar.
Not: Bu yolakla ilgili olarak, subtalamik nükleusların harabiyetinde beyin korteksinin artan aktivasyonunu ve hiperkinetik (balistik) hareketleri hatırlayınız
Substansiya Nigra, Pars Kompakta Nöronlarının Striatuma Etkisi
Nigrostriatal yolda dopamin, D1 reseptörleri üzerinden, direkt yol üzerinde uyarıcı (striatumu uyarır); DII reseptörleri üzerinden, indirekt yol üzerinde inhibe edici etkisi vardır. Neticede her iki durumda da dopaminin net etkisi, beyin korteksinin aktivasyonunu kolaylaştırmak ve başlatmaktır. Bu nedenle substansiya nigranın pars kompaktasında bir lezyon (dopaminerjik nöron kaybı) Parkinson hastalığında görüldüğü gibi, harekete başlamada zorluk ile (bradikinezi, akinezi) karakterizedir. Çünkü dopamin azlığı, direkt yolla korteksin uyarılmasını azaltır; indirekt yol üzerinden ise, inhibisyonu arttırır
- Bazal ganglionların (özellikle caudate nükleusun) kognitif (bilişsel) fonksiyonlarla da ilişkisi vardır.
Bazal Ganglionların Nöronal Devresi
Putamen Devresi: Bazal ganglionlar, kortikospinal sistemle birlikte, motor aktivitenin kompleks modellerini oluşturur. Yazı yazma, konuşma, makasla kesme, diş fırçalama, araba kullanma, top oynama, çivi çakma, yemek yeme, giyinme gibi öğrenilmiş hareketlerin yapılmasını sağlar.
Bu yol, premotor supplementer ve somatik duyu alanlarından başlar. nük. kaudatusa uğramadan, putamene geçer, putamenden globus pallidusun internal nükleusuna gelir, buradan talamusa (ventral lateral, ventral anteriör nükleuslar) uğrar ve başlıca primer motor korteks olmak üzere diğer kortikal motor alanlara döner. Putamen döngüsünde lifler, subtalamus ve substantia nigraya da uğrar (indirekt yol).
Putamen döngüsünde ortaya çıkan lezyonlar, kolinerjik ve GABA erjik aktivitelerin bozulması ve inhibisyonların azalmasına bağlı olarak, istem dışı hiperkinetik ve çok dramatik hareket bozuklukları şeklindedir. Lezyon bölgesine göre farklılıklar gösteren, rijidite ile birlikte seyreden bu anormal hareketler ‘Chorea, Athetosis, Ballismus (vücudun yarısında ise, hemiballismus)’ gibi isimler alır. Korea: Putamen lezyonlarında ortaya çıkar, el kol ve yüzde, bazen vücudun diğer bölgelerinde ‘Kore dansı’na benzer anormal hareketlerle karekterizedir. Athetosis: Globus pallidus lezyonlarında görülen, ellerin yazı yazar tarzda sürekli fleksiyon, ekstansiyon yapması ile karakterizedir. Bazen yüz ve dilde de bu istemsiz kasılmalar görülebilir. Hemiballismus (veya ballismus) ise: Subtalamik nükleus lezyonlarında ortaya çıkar ve ekstremitelerin ani, geniş açılı, fırlatma tarzında hareketleri ile karakterizedir. Ballismus, bu tip hastalıklarda görülen en dramatik ve hasta için en ızdırap verici tabloyu oluşturur. (Putamen globus pallidus ve subtalamus lezyonlarının ekstremitelerde istem dışı hareket oluşturduğunu bildiğimize göre, bu bölgelerin fizyolojik görevlerinin, motor hareketler esnasında pozisyonları ve kas stabilizasyonlarını oluşturan inhibitörik ve düzenleyici etkiler yaptığı konusunda da bir spekülasyon yapılabilir).
Striatumun aktivitesi, nigrostriatal dopaminerjik yolun inhibitör etkileri ile, striatal kolinerjik, GABA erjik ve subtalamik nükleusdan globus pallidusa gelen glutamaterjik nöronların arasındaki dengeye bağlıdır. Hiperkinetik hareketlerin ortaya çıkması, dopaminerjik ve GABA erjik aktivitenin azalmasına bağlı olabilir.
Bazal ganglion lezyonlarının diğer karakteristik semptomları ise, harekete başlama güçlüğü, bradikinezi ve hareket edememe; akinezi gibi hipokinetik semptomlardır.
Substantia nigra veya nigro-striatal yol lezyonları ise, Parkinson Hastalığına yol açar.
Nükleus Kaudatus Devresi
Kognisyon; beynin düşünmeyi de içine alan bilişsel fonksiyonlarını ifade eder. Motor aktivitelerimizin çoğu bir düşünce sonucu başlatılır. Nükleus kaudatus döngüsünün afferentleri, beynin düşünceyi oluşturan, duyusal assosiasyon alanlarından başlar. Uyarılar (direkt yol ile) korteksden, kaudatusa, internal globus pallidusa, ventral anterior ve ventral lateral talamusa ve korteksin premotor ve supplementer motor alanlarına (primer kortekse değil) geri döner. Bu döngü düşüncenin, otomatik motor eyleme dönüşmesini sağlar. Örneğin kişi bir aslanla karşılaştığında, duyusal korteks olayı algılar ve kaudat döngü, kişinin otomatik olarak koşmasına veya bir ağaca tırmanmasına yol açar !
Bazal ganglionlar, somatik duyusal alanlarla birlikte, vücudun bütün parçalarının çevresel ve uzaysal konumlarının algılanmasında da rol oynar. Örneğin, sağ parietal korteksde, alttaki kaudat nükleus ile birlikte bir lezyon olması halinde, hasta sol gözü ile şekillerin sol tarafını algılayamamakta ve ihmal edebilmektedir (neglet sendromu, unilateral inattention). Yazı yazarken de harflerin sol tarafını düzgün ve orantılı çizemez.
Bazal ganglionların kognitif (bilişsel) performans ile de ilişkisi vardır. Bu ilişki büyük olasılıkla kaudat nükleus ile frontal korteks arasındaki iletişim ile sağlanmaktadır.
Ayrıca sol kaudat nükleusun baş kısmında, etrafındaki beyaz cevherle birlikte ortaya çıkan lezyonlar ‘dysarthri’ (konuşma kaslarında motor bozukluk) şeklinde afaziye yol açmaktadır.
Bazal Ganglionların Metabolik Özellikleri
Bazal ganglionların oksijen kullanma kapasitesi yüksektir. Bu nedenle beyinde ortaya çıkan bir iskemi ve anoksi durumunda, ilk hasar görecek bölgelerden birini oluşturur.
Substantia nigra ve hemen yakınında bulunan locus seruleus’un ise bakır (Cu) içeriği zengindir. Bakır metabolizmasında genetik, otozomal, resessif bir bozukluk ile karakterize Wilson hastalığında, kanda Cu bağlayan protein olan ‘ceruloplasmin’in az olması dolayısı ile, bebeklerde Cu intoksikasyonları ve ileri derecede bazal ganglion harabiyetleri ortaya çıkmaktadır.
Huntington Hastalığı
Otozomal dominant geçişli kalıtsal bir hastalıktır. Orta yaşlarda, kaudat ve putamen harabiyeti ile başlar, progressif ve fataldir. Hatalı gen 4. kromozomun kısa kolunda ortaya çıkar. Glutamine kodlayan cytosine-adenin-guanine (CAG) nükleotidlerinin çok sayıda tekrarı ile (trinucleotid repeat) çok miktarda glutamine sentezlenir, bu da anormal ‘huntingtin’ proteininin sentezlenmesine, hücre nükleusunda aggregasyonlara ve toksisiteye yol açar. İlk belirtiler, ellerde bir hedefe uzanırken görülen, anormal hareket paternleridir. Daha sonra ortaya çıkan hiperkinetik, koreiform ve atetoik hareketler durmaksızın, hastayı tüketene kadar artarak devam eder.
Konuşma geveleme tarzında ve anlaşılmaz bir şekle döner. Tabloya genellikle depresyon da eklenir. Hasta 10-15 yılda kaybedilir.
Bazal ganglionların normal fonksiyonu için 3 biyokimyasal sistem denge halinde çalışmalıdır. Bunlar: 1- Nigrostriatal dopaminerjik sistem 2- Intrastriatal kolinerjik sistem 3- Striatumdan, globus pallidus ve substantia nigraya giden GABA erjik sistemdir. Huntington hastalığında, GABA erjik ve kolinerjik nöronlarda harabiyet meydana gelir. GABA erjik yolun kaybı, sistem üzerindeki inhibisyonları azaltarak; hiperkinetik hareketlerin açığa çıkmasına yol açar. Kolinerjik lif kaybı ise, tabloya kognitif bozukluklar ekler.
Bu hastalığın tedavisi yoktur. Ancak hayvan modellerinde, fetal striatal hücrelerin striatuma nakli ile (kök hücre nakli) kognitif performansda artış olduğu saptanmıştır. Yine hayvan çalışmalarında apoptozisi (nöronal ölüm) regüle eden enzimlerden biri olan ‘caspase-1’ enzim geninin çıkarılması halinde bu hastalığın prognozunun yavaşladığı gözlenmiştir.
Son yıllarda Huntington Hastalığı gibi, Friedreich ataxia’ ve bazı epilepsi türlerinde de, sinir sistemine ait genetik hastalıklarda karşımıza çıkan ‘trinükleotid tekrarlarının’ bozuk protein sentezlerine yol açtığını gösteren çalışmalar vardır.
