Characteristics of neurons emerging from spinal cord

क्या तुम यह बता सकते हो कि spinal cord से निकलने वाली ventral root में कौन से neurons मिलते हैं?
क्या तुम केवल α motor neurons ही सोच पा रहे हो? तब muscle spindle के efferent γ motor neurons कहां गये? पुनः सोचो, क्या सभी motor neurons muscle तक ही जाते हैं? तब viscera तक पहुंचने वाले neurons कहां से आयेंगे? अब इन सबको मिलाकर यह सूची इस प्रकार से होगी।
-संपूर्ण spinal cord से व इसके प्रत्येक segment से α motor neurons.
- संपूर्ण spinal cord से व इसके प्रत्येक segment से γ motor neurons
- Spinal cord के T 1 से L 2 , L 3 अथवा L 4 segment से – sympathetic preganglionic neurons, एवं
- Spinal cord के S 2 , 3 एवं 4 segment से – parasympathetic preganglionic neurons
यदि तुम spinal cord की ventral root का composition समझ चुके हो तब जानते हैं कि इसमें मिलने वाले neuron किस किस प्रकार के होंगे।
- Alpha motor neuron – Myelinated, large diameter 14 micron (14-20 micron) - rapidly conducting (70–120 m/sec) Aα fibres
- Gamma motor neuron – Myelinated, smaller diameter 5 micron (3-8 micron) - relatively slowly conducting (15-50 m/sec) Aγ fibres
- Preganglionic autonomic neuron – Slowly conducting B fibres
क्या तुम यह बता सकते हो कि neurons CNS से बाहर निकल कर अपने effector organs को जाते हैं, उनके कौन सा NT secrete होता है?
सुनने में तो यह अजीब सा लग सकता है कि CNS के अंदर रहने वाले neurons एवं इससे बाहर निकलने वाले neurons को NT के आधार पर कैसे विभाजित किया जा सकता है? परन्तु यह एक सत्यता है कि सभी neurons जो CNS (brain अथवा spinal cord) से निकलते हैं, उनका NT acetylcholine ही होता है, चाहे वह cranial motor neurons हों, α motor neurons हों, γ motor neurons हो अथवा parasympathatic या sympathetic preganglionic neurons हों।
क्या तुम बता सकते हो कि किसी peripheral nerve के कट जाने से प्रभावित muscle में क्या-क्या लक्षण मिलेंगे?
तुम जानते हो कि moror neurons anterior horn से उत्पन्न से होकर, ventral root से निकल कर, dorsal root से मिलकर spinal nerve बनाते हैं। ऊपर नीचे के कुछ spinal segments की spinal nerves मिलकर एक plexus बनाती हैं, जो पुनः कई peripheral nerves में विभक्त होकर किसी muscles को supply करती हैं। Anterior horn cell से आरंभ होकर muscle तक पहुंचने वाले ये सभी neurons, LMN कहलाते हैं, जो किसी muscle में पहुंचने वाले सभी neural controls का final pathway होते हैं। इनके कट जाने से उस muscle में सभी voluntary postural एवं reflex movements समाप्त हो जायेंगे। इसके अतिरिक्त उस nerve द्वारा innervated पूरे dermatome में सभी प्रकार के sensations भी प्रतीत नहीं होगें।
इस प्रकार spinal cord के ventral root से सभी motor axons निकलते हैं तथा dorsal root से सभी sensory neurons अंदर आते हैं। दोनों roots के मिलने के बाद बनी spinal nerve अथवा उसके आगे plexus या peripheral nerve में यह दोनों neurons एक साथ चलते हैं। अतः यदि spinal cord के anterior horn या केवल ventral root का ही lesion हो तब तो केवल motor paralysis के ही लक्षण दिखायी देंगे तथा sensations intact रहेंगे। इसके विपरीत यदि plexus अथवा peripheral nerve का lesion हो तब sensory एवं motor loss दोनों साथ-साथ मिलेंगे।

Collateral neurons

याद करें कि वे कौन से न्यूरॉन्स हैं जो अपनी collateral branch देती हैं?
यादा करें, anterior horn cell से निकलने वाले alpha motor neurons निकलने के बाद ही collateral branch देते हैं, जो बगल में से या वापिस पीछे जाकर inhibitory renshaw cells में synapse करती हैं, जो आसपास की दूसरी anterior horn cells को inhibit कराती है, जिससे motor signals अधिक focussed अथवा sharp रहे न कि आसपास के अनेकों neurons को उत्तेजित कर dffiuse actions करायें। यह प्रक्रिया lateral inhibition कहलाती है। पुनः cerebral cortex में भी pyramidal cells से निकलने वाले axons एक recurrent collateral branch देते हैं, जो अपने नाम के अनुसार वापिस घूम कर अन्य pyramidal cells के dendrons से synapse करती है।
सर्वप्रथम collateral का अर्थ समझते हैं। Co=साथ-साथ एवं lateral=बगल में। अतः यह collateral branch का अर्थ हुआ मुख्य axon के अतिरिक्त एक अन्य branch जो उसके साथ बगल में चले। यदि यह branch मुख्य axon के साथ आगे जा रही हो तब यह forward collateral कहलायेगी, जबकि यदि यह branch वापिस घूमकर विपरीत दिशा में लौट रही हो तब यह recurrent collateral कहलायेगी।
Stellate cells
अपने नाम के अनुसार (stellate = starlike) इन inhibitory interneurons से भी अनेकों dendrons एवं axons के projections निकलते हैं। यह cerebellum की superficial molecular layer में मिलती हैं, जहां यह purkinje cells को inhibit कराती है।

LMN

किसी voluntary muscle movement को प्रभावित करने के लिये यद्यपि brain से अनेकों प्रकार के descending fibres (UMN) निकलते हैं, परंतु वह सभी अंत में directly अथवा indirectly (internuncial neurons द्वारा) spinal cord के anterior horn में स्थित anterior horn cells पर ही समाप्त होते हैं। Anterior horn cell से निकलकर muscle तक पहुंचने वाला यह lower motor neuron वास्तव में किसी motor activity को करवाने के लिये final common pathway होता है।

Clinical features of lower motor neuron lesion

किसी medical examination को नियमतः चार भागों में विभाजित किया जाता हैः (1) देखने में मिले लक्षण – inspection (2) छूने से मिले लक्षण – palpation (3) थपथपा कर पाये गये लक्षण – percussion एवं (4) सुनने से मिले लक्षण – ausculation। क्यों न LMN lesion के लक्षणों को भी हम इन्हीं भागों में जानें।
Inspection – neural stimulation किसी muscle के लिये पोषण (nutrition) के समान होता है। इसीलिये muscle को किसी प्रकार का nervous stimulation न मिलने पर वह आकार में कमजोर होती जाती है – muscular hypotrophy अथवा atrophy। LMN lesion में यह atrophy धीरे-धीरे बढ़ते हुए 3-4 माह में 25-30% तक पहुंच सकती है।
Palpation – क्योंकि ventral root में α motor neurons के अतिरिक्त muscle tone को बनाये रखने वाले γ motor neurons भी होते हैं, अतः इनके कट जाने से muscles की tone पूरी तरह समाप्त हो जाती है। इससे muscle छूने में ढीली (lax) एवं मुलायम (soft) प्रतीत होगी। यदि हम प्रभावित हाथ अथवा पैर को passively चलाने का प्रयत्न करें तो सामान्यतः muscle tone के कारण मिलने वाला हल्का प्रतिरोध (resistance) भी हमें नही मिलेगा। बिना किसी प्रतिरोध के होने वाला यह movement हमें muscle की flaccidity दर्शाता है।
Percussion – जब हम किसी muscle को या उसके tendon को hammer से strike करते हैं तब spinal reflex arc के intact रहने पर वह muscle reflexly contract करती है। LMN lesion में यह arc interrupt हो जाता है तथा हमें किसी प्रकार का कोई muscle contraction नही मिलता। इसे areflexia कहते हैं।
Auscultation - यद्यपि muscle में कोई ऐसी गतिविधि नही होती जिसे सुना जा सके तथापि इसके movement में होने वाली activity को हम electromyogram (EMG) में record अवश्य कर सकते हैं। अतः यहां auscustation के स्थान पर हम LMN lesion द्वारा होने वाले EMG परिवर्तनों को समझ लेते हैं। Neuron द्वारा trophic stimulus न मिलने पर जब muscle fibres में atrophy आरंभ होती है तब यह fibres irritable हो स्वतः ही contract करने लगते हैं। एक अकेले muscle fibre में होने वाली यह activity (fibrillation), EMG में small repetitive short duration potential के रुप में दिखती है। यदि पूरी motor unit मे यह activity हो (fasciculation) तब वह EMG में large action potential के रुप में दिखायी पड़ेगी, जो हमें muscle के ऊपर से देखने में एक धड़कन (tic) के रुप में भी दिखायी दे सकती है।
इस प्रकार LMN lesion के प्रमुख लक्षण हुएः
1. Atrophy (अथवा partial lesion में hypotrophy)
2. Atonia (अथवा hypotonia)
3. Areflexia (अथवा hyporeflexia)
4. Fibrillation or fasciculations

Neurotrophins

Euro = neuron, Greek trophe = nourishment; अर्थात् जो substances neurons को nourishment प्रदान करते हैं, में neurotrophins कहलाते हैं।
जरा सोचें, किसी न्यूरॉन को पोषण (neurotrophins) कौन उपलब्ध कराता होगा ?
वास्तव में, न्यूरॉन्स स्वयं अपने पोषण के लिये ये neurotrophins कम ही मात्रा में बनाते हैं एवं इसके लिये अधिकतर यह दूसरे टिशू पर ही निर्भर रहते हैं। यहां CNS में स्थित न्यूरॉन्स को तो यह पोषण astrocytes द्वारा प्राप्त हो जाता है, परन्तु peripheral NS में न्यूरॉन्स को पोषण वह टिशूज उपलब्ध कराते हैं जो स्वयं इन न्यूरॉन्स द्वारा innervation प्राप्त कर रहे होते हैं। उदाहरण के तौर पर muscle cells। इस प्रकार neuromuscular relationship में एक आश्चर्यजनक सत्य यह है कि यह दोनों परस्पर एक दूसरे से पोषण भी प्राप्त करते हें तथा एक दूसरे को पुष्ट भी करते हैं। किसी नर्व के क्षतिग्रस्त हो जाने पर उसके द्वारा सप्लाई पाने वाली muscle भी कमजोर हो जाती है तथा इसके विपरीत किसी muscle के कमजोर हो जाने से उसको innervate करने वाली नर्व।
जरा सोचो, न्यूरॉन्स के dendritis एवं axon तो बड़ी दूर-दूर तक फैले होते हैं, फिर किस प्रकार से इन्हें यह neurotrophins बाहर से प्राप्त होते होंगे?
वास्तव में, जो neurotrophins न्यूरॉन्स में स्वयं की cell body में बन रहे हैं, वह तो न्यूरॉन के growth area (axon terminal) तक orthograde conduction द्वारा पहुंच जायेंगे, परन्तु जो neurotrophins न्यूरॉन को बाहर (astrocytes अथवा muscle cells) से प्राप्त करने होते हैं, वह इसे axon terminal से प्राप्त करने होंगे। Axon terminal में यह neurotrophins endocytosis द्वारा internalized कर लिये जाते हैं तथा उसके बाद slow retrograde conduction द्वारा cyton तक पहुंचा दिये जाते हैं।

Some main neurotrophins and their actions

Nerve growth factor (NGF) – सभी neurotrophins में यह सबसे पहले खोजा गया था। यह sympathetic neurons एवं skin के nociceptive (pain carrying) neurons में growth एवं maintenance करवाता है।
Neurotropphin 3 (NT-3) - यह proprioceptive (skin के mechanoceptors एवं muscle spindle) से आने वाले neurons की growth बढ़ता है।
Neurotrophins 4/5 (NT-4/5)
Nerve growth factor (NGF) - For sympathetic and skin nociceptive ;pain carrying) neurons)
Neurotrophin -3 (NT-3) – For neurons from skin mechanoreceptors and muscle spindles
Neurotrophin – 4/5 (NT-4/5) for neurons from hair follicles
Ciliary Neurotrophic factor (CNTF) for Schwann cells & astrocytes
Brain derived neurotrophic factor (BDNF)
Glial cells line derived neurotrophic factor (GDNF)