Internuncial Pool
Mere komplekse reflekser bruger endnu mere af disse hæmmende interneuroner, undertiden benævnt den internuncial pool. En af disse hæmmende interneuroner med en speciel handling blev beskrevet af Birdsie Renshaw og er kendt under hans navn.15 Renshaw-cellen modtager en tilbagevendende sikkerhed – det vil sige en gren af axen i alfamotorisk neuron, før den forlader det ventrale horn ( Fig. 15‐12). Axens i Renshaw-cellen kommer i kontakt med alfamotorisk neuron. Et handlingspotentiale ned ad alfa-motorneuronens axon exciterer også Renshaw-cellen gennem den tilbagevendende sikkerhed. Renshaw-cellen hæmmer igen den samme alfa-motoriske neuron og andre alfa-motoriske neuroner, der innerverer agonister. Renshaw-cellen hæmmer også den hæmmende interneuron, der medierer den gensidige hæmning. På denne måde forkorter Renshaw-cellen agonistens reflekskontraktion og forkorter samtidig den gensidige hæmning af antagonisten. Gennem denne mekanisme kan motorneuroner hæmme deres egen aktivitet. Dette synes at være vigtigt for at forhindre alfamotoriske neuroner i at sende lange tog med handlingspotentialer som reaktion på en kort stimulus. Renshaw-cellen og andre internunciale neuroner modtager input fra de højere motoriske centre, som kan modulere aktiviteten af disse neuroner og finjustere refleksbevægelserne. Dette betyder, at spinalreflekserne giver nervesystemet elementære og automatiske motoriske mønstre, der kan aktiveres enten ved sensoriske stimuli eller ved faldende signaler fra højere motorcentre. Supraspinal input kan derfor ændre eller undertrykke ekspressionen af refleksen gennem den internunciale pool af hæmmende interneuroner.
Det er klart, at de fleste spinalreflekser medieres af polysynaptiske kredsløb, der gør det muligt at modificere refleksen og bevægelsen bliver mere fint koordineret. Den vigtigste af de polysynaptiske spinalreflekser er flexorrefleksen (fig. 15-13). Det stimuleres af en skadelig kutan stimulus til benet. Svaret er en tilbagetrækning af benet fra kilden til den smertefulde stimulus. Teleologisk er denne refleks vigtig for at forhindre skader på foden i at træde på en skarp eller varm genstand. Som med andre reflekser svarer styrken af responset til stimulusens styrke. Hos et normalt individ fremkalder kun en smertefuld stimulus refleksen. Når nedadgående motorveje, der undertrykker og modulerer refleksen, er beskadiget, kan en lettere, ikke-smertefuld stimulus fremkalde refleksen. Dette blev opdaget af Babinski, da han ridsede fodsålen på en patient med læsioner i centralnervesystemet. Med den lette ikke-smertefulde stimulus svarer styrken af responsen til det omfang, i hvilket den øvre motorneuronlæsion har tilladt opregulering af refleksen. Hos en patient med en lille halvkuglelæsion kan kun et lille fragment af refleks fremkaldes – det vil sige forlængelse af storetåen, kendt som Babinski-tegnet (fig. 15-14). Med fuldstændig transektion af rygmarven kan hele tilbagetrækningsrefleksen med bøjning i hofte, knæ og ankel forekomme.
Denne refleksbues sensoriske lem medieres af kutane receptorer med hurtigledende 1a afferenter der konvergerer i den internunciale pool af hæmmende interneuroner. Mens motorneuroner til flexormusklerne er ophidsede, hæmmes ekstensormusklerne gennem gensidig hæmning. Samtidig aktiveres motorneuroner til det kontralaterale bens ekstensorer, og flexorerne afslappes for at kompensere for vægtskiftet til det kontralaterale ben, mens det ipsilaterale ben trækkes ud af den smertefulde stimulus. Denne krydsede ekstensorrefleks opretholder stillingsstøtte under tilbagetrækning fra en smertefuld stimulus (fig. 15-15).
Man kan let forstå, at rygsøjlen, der er ansvarlig for tilbagetrækning af bøjning og krydset forlængelse, gør mere end at formidle beskyttende reflekser. De tjener også til at koordinere lemmer og frivillige bevægelser. De interneuroner i disse veje modtager konverteringsindgange fra forskellige typer afferente fibre, ikke kun smertefibre såvel som fra faldende veje. Derfor kombinerer denne konvergens input fra mange forskellige sensoriske kilder, herunder kommandoer til frivillig bevægelse gennem den faldende vej. Denne integration af sensorisk input er nødvendig til regulering af nøjagtige bevægelser, fordi frivillige bevægelser også producerer excitation af kutane og fælles receptorer såvel som muskelreceptorer.
En anden kutan refleks af klinisk betydning er den overfladiske abdominale refleks (fig. . 15‐16). Denne refleks fremkaldes ved at strøg maven på huden, hvilket forårsager en reflekskontraktion af mavemusklerne under stimulus.Strygning af den øvre del af maven forårsager således sammentrækning af de øvre abdominale muskler, hvorimod stimulering af den nedre del af maven forårsager sammentrækning af de nedre abdominal muskler. Dette forhold mellem stimulusens placering og de muskler, der trækker sig sammen, kaldes et lokalt tegn. Andre eksempler er sammentrækning af pungenes kremastermuskler som reaktion på strøgning af det indre lår og reflekskontraktion af den eksterne anale lukkemuskel, når perianal hud strøg.
Den normale funktion af den korte – latens fasestrækrefleks er vanskelig at definere. Hos et fuldt afslappet individ, der kan udøve total frivillig kontrol over motorneuronernes ophidselse, synes stretchrefleksen ikke at bidrage til muskeltonus. Men når disse faldende påvirkninger afbrydes, forbedres ophidselsen af de motorneuroner, der er involveret i strækrefleksen. Dette kan ses i ændringen af muskeltonus kaldet spasticitet.
Spasticitetens patofysiologi kan involvere flere mekanismer. Hyperexcitabilitet af alfamotoriske neuroner fra en primær indre ændring i membranegenskaber udvikler sig over tid efter en læsion. Disse iboende ændringer i motorneuronen resulterer i unormalt lange plateaupotentialer, der forlænger motorneuronudladninger og dermed muskelsammentrækning.16 Andre ændringer i lavere motorneuronfunktion menes at være sekundær til ændringer i syntetisk suprasegmental input. Med hensyn til den afferente pool 1a er der adskillige typer hæmning over segmentet, der kan ændres i spasticitet. Presynaptisk hæmning medieret af axo-axoniske synapser på 1a-terminaler reduceres af suprasegmental sygdom, hvilket forårsager normale stimuli til 1a-afferenter for at inducere et overdrevet respons. Derudover fungerer 1a-systemet på parrede flexor- og extensor-muskler normalt på en koordineret måde for at reducere sandsynligheden for, at antagonistiske muskelgrupper vil blive coaktiveret under en muskelsammentrækning. I tilstanden af spasticitet går denne type 1a-hæmning tabt, hvilket resulterer i ineffektive sammentrækninger, der kan kompromittere motorfunktionen. Derudover påvirkes 1a-hæmmende interneuroner også af faldende exciterende veje, og når disse sidstnævnte veje er beskadiget, påvirkes interneuroner fra flexorer til extensorer og fra extensors til flexors forskelligt. Ud over ændringerne i 1a-systemet er ikke-gensidig 1b-inhibering også reduceret eller endda erstattet af facilitering hos spastiske patienter, hvilket antyder, at vigtige fysiologiske ændringer også forekommer i dette system. I grundlæggende kontrast til alle disse mekanismer øges tilbagevendende hæmning via Renshaw-celleaktivitet faktisk hos patienter med rygmarvslæsioner og spastisk parese. De specifikke faldende indflydelsesveje diskuteres efterfølgende.
Ud over den korte-latency monosynaptiske stretch-refleks forekommer en anden refleks-sammentrækning af muskler ved en længere latency. Denne strækrefleks med lang latens (undertiden benævnt langstrækningsrefleks med lang sløjfe) medieres af en polysynaptisk reflekssti og har forskellige egenskaber fra den korte latens monosynaptiske strækrefleks.17 Styrken af den lange latenstidsrefleks afhænger af musklen er afslappet eller aktiv på strækningstidspunktet, og om motivet instrueres i at modstå strækningen eller at give slip. Styrken af refleksen kan også ændre sig under indlæringen af en motorisk opgave. Derfor kan denne refleks tilpasse sig ganske let til frivillig faldende kontrol fra de højere motorcentre. Denne form for kontrol ser ud til at være medieret gennem den internunciale pulje af interneuroner, som kan regulere motorneuronernes ophidselse og derfor graden af muskelsammentrækning.
Funktionen af stretch-refleksen med lang latens er som vanskeligt at definere som den for den korte latenstidsrefleks, men baseret på Marsdens og associerede elegante eksperimenter, 18 ser det ud til at kompensere for modstandsændringer under langsomme præcisionsbevægelser. I disse eksperimenter, mens motivet bøjede tommelfingeren med en konstant hastighed mod en kraft af konstant størrelse, blev kraften pludselig ændret på uforudsigelige tidspunkter. Ændringen i kompenserende kraft fra motivet skete ved en latens, der var hurtigere end den for frivillig sammentrækning og i overensstemmelse med en polysynaptisk lang latenstid refleks. Strækrefleksen syntes at fungere for at holde muskelspindlenes følsomhed på et højt niveau, så de mindste forstyrrelser kunne påvises, og alfamotoriske neuroners aktivitet kunne justeres passende.
En forstyrrelse i long-latency stretch reflexer kan være ansvarlige for den karakteristiske øgede muskeltonus set hos patienter med Parkinsons sygdom og kendt som stivhed.I modsætning til spasticitet mærkes stivhed som en konstant modstandsdygtighed over for strækning, der forekommer i både bøjning og forlængelse af et led; det kan mærkes under passiv strækning af muskler, der er for langsomme til at fremkalde spastisk fangst.
Delwaides undersøgelser af spinal internuronaktivitet giver den bedste forklaring på stivhedens patofysiologi.19 Stivhedens størrelse korrelerer godt med en reduktion i kort-latency autogen 1b-inhibering og samtidig 1a internuron-facilitering. Aktivering af den nedadgående reticulospinal kanal fra nucleus reticularis gigantocellularis i forsøgsdyr fremkalder det samme mønster af 1b-inhibering og 1a-facilitering, hvilket antyder, at dette system er involveret i stivhed Undersøgelser af aber, der er stive og parkinsoniske på grund af eksponering for toksinet 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP) viser faktisk overdreven aktivering af denne vej.