ANATOMIE
Het cerebellum bestaat uit een centraal middengebied, de vermis, genoemd naar de wormachtige verdraaiingen die het caudaal vertoont en een hemisfeer lateraal aan weerszijden van de vermis (Figs. 13-8, 13-9). Het cerebellum is verdeeld in twee onevenredige gebieden: (1) het grote lichaam van het cerebellum en (2) de kleine flocculonodulaire kwab. Deze twee regio’s worden gescheiden door de uvulonodulaire spleet (zie Fig. 13-9). De flocculonodulaire kwab, ook bekend als het archicerebellum of vestibulair cerebellum, is beperkt tot het ventrale aspect van het cerebellum nabij het centrum ervan. De nodulus is het meest rostrale deel van de caudale vermis dat grenst aan de vierde ventrikel. Hij is lateraal door een steel aan beide zijden verbonden met de flocculus, een kleine lobule aan de ventrale zijde van de kleine hersenen. Het veel grotere lichaam van het cerebellum, bestaande uit de vermis en twee hemisferen, wordt door de primaire spleet verdeeld in rostrale en caudale kwabben. Binnen elke kwab zijn de folia gegroepeerd in zogenaamde lobben die zich in verschillende delen van het vermis en de hemisferen bevinden.
Het cerebellum is verbonden met de hersenstam door drie groepen neuronale processen aan elke kant van de vierde ventrikel (Fig. 13-10). Deze processen zijn de cerebellaire peduncles (zie Figs. 2-9 tot 2-14Fig 9Fig 14). Hoewel gerangschikt in een mediaal tot lateraal vlak, worden zij genoemd van rostraal naar caudaal op basis van hun verbindingen met de hersenstam. De caudale cerebellaire pedunkel verbindt het ruggenmerg en de medulla met het cerebellum. Het bevat voornamelijk afferente processen die naar het cerebellum projecteren. De middelste cerebellaire pedunkel verbindt de transversale vezels van de pons met het cerebellum, dat volledig afferent is aan het cerebellum. De rostrale cerebellaire pedunkel verbindt het cerebellum met het mesencephalon en bevat voornamelijk efferente processen die uit het cerebellum gaan.
Wanneer het cerebellum transversaal of longitudinaal wordt doorgesneden, is in het centrum een uitgebreid gebied van witte stof zichtbaar. Dit gebied is de cerebellaire medulla, die niet moet worden verward met de medulla (oblongata) van de hersenstam. De cerebellaire medulla heeft uitbreidingen van witte stof in de bovenliggende folia. Als groep lijken deze uitlopers op boomtakken en worden zij de arbor vitae genoemd. Individueel is elk de witte lamina van een folium. De arbor vitae worden bedekt door de drie lagen van de cerebellaire cortex. In het cerebellaire merg bevinden zich verzamelingen van neuronale cellichamen die de cerebellaire kernen vormen (zie Fig. 2-13). Deze cellichamen zijn georganiseerd in drie kernen aan elke zijde van het middenvlak. Van mediaal naar lateraal zijn deze kernen de fastigiale, interpositale en laterale cerebellaire kernen. Om de een of andere reden hebben studenten moeite met dit concept van cerebellaire kernen die zijn ingebed in de witte stof van het cerebellaire merg. Deze rangschikking van de cerebellaire kernen is rechtstreeks vergelijkbaar met de kleine hersenen, waar de neuronale cellichamen ofwel aan de oppervlakte in de hersenschors ofwel diep aan de oppervlakte in de basale kernen zijn gelegen. Hun rangschikking in zowel het cerebellum als de kleine hersenen wordt bepaald door de mate en het patroon van migratie van de cellen vanuit de kiemlaag.
De cerebellaire cortex, die bestaat uit drie lagen, vormt het buitenste deel van elk folium en is vergelijkbaar in het hele cerebellum (Fig. 13-11). De foliale en sulcale oppervlakken bij de volwassene worden bedekt door de leptomeninges. Grenzend aan deze leptomeninges is de meest externe van de drie corticale lagen, de relatief celvrije moleculaire laag. Deze bestaat voornamelijk uit de axonen en telodendria van de granule neuronen en de dendritische zones van de Purkinje neuronen en een kleine populatie van interneuronen en astrocyten. De moleculaire laag bedekt de middelste laag die een smalle enkele laag is van grote kolfvormige neuronen, die de Purkinje-neuronenlaag vormen. De diepste van de drie lagen is de granule neuron (korrelige) laag. Deze laag is dik en bestaat uit een opmerkelijk groot aantal kleine neuronale cellichamen en hun dendritische zones. Deze cellaag varieert van 5 tot 6 neuronen dik waar de cortex doorloopt van het ene folium naar het andere op de diepte van een sulcus tot 15 tot 20 neuronen dik aan de top van een folium. Figuren 13-12 tot 13-19 illustreren grove en microscopische kenmerken van het cerebellum.
De cerebellaire cortex is uniek georganiseerd voor de distributie van afferente informatie (zie Fig. 13-11). Twee belangrijke soorten afferenten naar het cerebellum bestaan op basis van de morfologie van hun telodendrons: mossige vezels en klimmende vezels. De meer overvloedige mossige vezels hebben een wijdverspreide oorsprong in de hersenstam en het ruggenmerg. Wanneer zij het cerebellum binnengaan, synapteren collateralen van deze axonale processen op de cellichamen en dendritische zones van neuronen in de cerebellaire kernen. Het hoofdaxon gaat verder door het cerebellaire merg naar de witte lamina van een folium en komt in de granulaire laag, waar het eindigt op de dendritische zones van de korrelneuronen. Deze synapsen worden ook wel glomeruli genoemd. Zij grenzen aan het kleine neuronale cellichaam van het korrelneuron. Het axon van dit korrelneuron projecteert zich uitwendig door de Purkinje neuronale laag in de moleculaire laag, waar dit axon twee takken vormt die in tegengestelde richtingen lopen, evenwijdig aan de lengteas van het folium. De dendritische zone van het Purkinje neuron is in de moleculaire laag geordend als een doolhof van vertakte axonen die georiënteerd zijn in een plat vlak dwars op de as van het folium. Door deze rangschikking in de moleculaire laag doorkruist het axon van het granule neuron de dendritische zone van talrijke Purkinje neuronen. Tussen deze processen vindt synaps plaats. Dit netwerk kan worden vergeleken met telefoondraden (axonen van granuline-neuronen) die van de ene telefoonpaal (dendritische zone van Purkinje-neuronen) naar de andere lopen. Klimmende vezels zijn de axonen van olivary neuronen die het cerebellum binnenkomen via de caudale cerebellaire pedunkel.34 Collateralen van deze axonen synapsen op neuronen in de cerebellaire kernen. Het hoofd axon gaat verder door de cerebellaire medulla in een witte lamina van een folium en gaat door de granule neuronale laag en de Purkinje neuronale laag in de moleculaire laag, waar het zich verstrengelt rond de dendritische zone van het Purkinje neuron en daar eindigt in synapsen.
De mossige en klimmende vezels zijn faciliterend bij hun synaps met neuronen van de cerebellaire kernen en de granule en Purkinje neuronen, respectievelijk.58 Acetylcholine is de neurotransmitter die vrijkomt bij de synapsen van de mossy fibers en aspartaat bij de synapsen van de klimmende fibers. De granule neuronen zijn faciliterend aan de Purkinje neuronen waarbij glutamaat vrijkomt bij de synapsen. Binnen de moleculaire laag bevinden zich stellate neuronen (buitenste en mand) die remmend werken op de Purkinje neuronen. Grote stellate neuronen (Golgi) liggen verspreid door de granulaire laag. Deze neuronen zijn remmend op de granule neuronen.56 Het enige axon dat vanuit de cerebellaire cortex projecteert (een efferent axon) is dat van het Purkinje neuron. Deze axonen gaan door de granulaire laag in de foliale witte stof lamina en gaan verder in de cerebellaire medulla. De meerderheid van deze axonen eindigt op de dendritische zones van de neuronen in de cerebellaire kernen. Een kleine populatie van Purkinje neuronale axonen, waarvan de cellichamen voornamelijk zijn gelegen in de flocculonodulaire kwab, verlaten het cerebellum via de caudale cerebellaire pedunkel en eindigen op de dendritische zones van neuronen in de vestibulaire kernen. Bij alle telodendria van deze Purkinje neuronen komt de remmende neurotransmitter gamma-aminoboterzuur vrij.29 Met uitzondering van deze directe cerebellavestibulaire Purkinje neuronale projecties, zijn de efferente axonen die van het cerebellum naar de hersenstam projecteren allemaal afkomstig van de cerebellaire kernen.54 Deze anatomie ondersteunt een belangrijke rol van de cerebellaire cortex in het moduleren van de voortdurende facilitatie van de neuronen in de cerebellaire kernen via Purkinje neuronale inhibitie.
Het cerebellum speelt een belangrijke rol in de controle van motorische activiteit. Daarom, logisch, moet het afferente informatie ontvangen om het te voorzien van kennis over waar het hoofd, de nek, de romp, en de ledematen zich in de ruimte bevinden via verbindingen met de algemene en speciale proprioceptieve systemen. Het heeft ook informatie nodig over welke vrijwillige motorische activiteit moet plaatsvinden, en daarom moet het afferenten ontvangen van de bovenste motor neuron (UMN) systemen. Het cerebellum wordt vaak de grote regulator van beweging genoemd.
Cerebellaire Afferenten
Algemene Proprioceptie
Een overvloed aan spinocerebellaire tracten komt het cerebellum binnen, voornamelijk via de caudale cerebellaire pedunkel; een kleine groep komt binnen via de rostrale cerebellaire pedunkel. Cuneocerebellaire tracten vanuit de nek en thoracale ledematen komen binnen via de caudale cerebellaire pedunkel.
Speciale proprioceptie
Vestibulocerebellaire axonen komen direct binnen vanuit het vestibulaire gedeelte van de hersenzenuw VIII of indirect vanuit de vestibulaire kernen via de caudale cerebellaire peduncles. De meeste proprioceptieve neuronen projecteren naar de folia van de cerebellaire vermis of de aangrenzende paravermale folia.
Special Somatic Afferent-Visual en Auditory
Tectocerebellaire axonen komen het cerebellum direct binnen via de rostrale cerebellaire pedunkel en projecteren naar het hoofdgebied van de vermis. Bovendien projecteren axonen van de visuele en auditieve gebieden van de cerebrale cortex naar de pons en synapteren op pontiene neuronen. De axonen van deze pontine neuronen kruisen in de transversale vezels van de pons en komen het cerebellum binnen via de contralaterale midden cerebellaire pedunkel.
Upper Motor Neuron
De projectie van UMN informatie naar het cerebellum is diffuus en complex. Hersenstam kernen betrokken bij deze cerebellaire projectie omvatten de rode, pontine, en olivary kernen en de reticulaire formatie. Veel van deze kernen ontvangen projecties van de telencefalische basale kernen en de gebieden van de cerebrale cortex die betrokken zijn bij de motoriek. De rode nucleus is de bron van rubrocerebellaire axonen die het cerebellum binnenkomen via de rostrale cerebellaire pedunkel. Reticulocerebellaire axonen komen binnen via de caudale cerebellaire pedunkel. Veel van de extrapyramidale systeemkernen van het telencephalon en de hersenstam projecteren naar het cerebellum via de nuclei olivaris. De olivary kernen zijn gelegen in het ventrolaterale deel van de caudale medulla (zie Figs. 2-14 en 2-15). Zij strekken zich uit rostraal tot juist caudaal van de gezichtskern en caudaal tot juist caudaal van de obex. De olivariskernen bestaan uit drie componenten aan elke zijde, die alle in grootte variëren over de lengte van de kernen. Waar zij het verst ontwikkeld zijn, lijken zij op drie vingers die schuin van dorsomediaal naar ventrolateraal net dorsaal van de piramide en de mediale lemniscus georiënteerd zijn. De hypoglossale axonen lopen langs hun laterale grens. De axonen van de neuronen in de nuclei olivaris kruisen de middellijn en voegen zich bij de contralaterale caudale cerebellaire pedunkel. Deze axonen zijn de belangrijkste bron van de klimvezels die het cerebellum binnenkomen. De olivaris neuronen worden geactiveerd door zowel de neuronen van het UMN systeem als de ruggenmerg afferenten. De pontinekern fungeert als een belangrijke relaiskern voor projectie-axonen vanuit alle gebieden van de hersenschors naar het cerebellum. Deze cerebropontocerebellaire pathway dient voor vele functies naast het UMN systeem. De axonen van de projectie-neuronen in de hersenschors komen binnen in de corona radiata van de gyrus waar de corticale neuronen zich bevinden. Zij gaan verder via het centrum semiovale naar het interne kapsel, de crus cerebri, en de longitudinale vezels van het pons. De axonen in de cerebropontocerebellaire baan verlaten de longitudinale vezels van de pons om te synapteren op ipsilaterale pontine neuronale cellichamen. De neuronale cellichamen van de pontinekern omgeven de longitudinale vezels van de pons wanneer deze laatste caudaal dorsaal naar de transversale vezels van de pons lopen (zie Figs. 2-9 en 2-10). De axonen van de neuronale cellichamen van de pontinekern kruisen de middellijn waar zij de transversale vezels van de ponsons vormen. Zij gaan verder naar het cerebellum via de contralaterale midden cerebellaire pedunkel. Deze pedunkel projecteert axonen hoofdzakelijk naar de folia in de cerebellaire hemisfeer. Er bestaat een direct verband tussen de evolutie van vaardige motoriek en de mate van ontwikkeling van de cerebrale motorische cortex, het pons, en de cerebellaire hemisfeer. Bij dieren zoals de mens, die zeer vaardige motorische activiteit van de vingers hebben, zijn de transversale vezels van het pons zo talrijk dat zij zich caudaal uitstrekken en het trapezium lichaam bedekken, en het vermis van het cerebellum is gedeeltelijk begraven onder de uitgebreide cerebellaire hemisferen (zie Figs. 13-23, 13-27, 13-31).
Cerebellaire Effertenten
Cerebellaire Cortex
Purkinje neuronale axonen voornamelijk afkomstig uit de flocculonodulaire kwab projecteren rechtstreeks naar de vestibulaire kernen via de caudale cerebellaire pedunkel.
Cerebellaire kernen
De neuronen in de fastigiale kern projecteren naar de vestibulaire kernen en de reticulaire formatie via de rostrale cerebellaire pedunkel. De neuronen in de interpositale kern projecteren naar de rode kern en de reticulaire formatie via de rostrale cerebellaire pedunkel. De neuronen in de laterale cerebellaire kern projecteren naar de rode kern, de reticulaire formatie, het pallidum, en de ventrale laterale kern van de thalamus, alle via de rostrale cerebellaire pedunkel.
Wanneer de axonen in de rostrale cerebellaire pedunkel het caudale mesencephalon binnengaan, kruisen de meeste van deze cerebellaire efferenten in de ventrale tegmentale decussatie (zie Fig. 2-8), die optreedt op het niveau van de caudale colliculi caudaal van de rubrospinale decussatie. Deze axonen kruisen elkaar om te eindigen in de contralaterale rode nucleus, ventrale laterale thalamische nucleus, of het pallidum. Deze verzamelingen van kernen nemen deel aan een terugkoppelingscircuit naar de cerebrale cortex. De meest directe weg is die van de neuronen in de ventrale laterale thalamuskern, waarvan de axonen via de thalamocorticale vezels het interne kapsel binnendringen. Zij gaan verder door het centrum semiovale in een corona radiata om te eindigen in een gebied van de cerebrale cortex. Tussen de hersenschors en de cerebellaire cortex bestaat een circuit dat zorgt voor onmiddellijke feedback van het cerebellum naar de kleine hersenen op het moment dat in de hersenschors activiteit wordt gegenereerd. Het volgende voorbeeld illustreert de structuren die deelnemen aan dit circuit (Fig. 13-20): Motorische cortex van de frontopariëtale kwab, corona radiata, centrum semiovale, intern kapsel, crus cerebri, longitudinale vezels van de pons, pontinekern, CROSS in de transversale vezels van de pons, midden cerebellaire pedunkel, cerebellaire merg, foliale witte lamina, granulaire laag neuronen, Purkinje-neuronen, witte foliale lamina, cerebellaire merg, laterale cerebellaire kern, rostrale cerebellaire pedunkel, CROSS in ventrale tegmentale decussatie, ventrale laterale kern van de thalamus, thalamocorticale vezels, intern kapsel, centrum semiovale, corona radiata, en motorische cortex van de frontopariëtale kwab. Dit model weerspiegelt de intieme relatie tussen het cerebellum en de kleine hersenen en de belangrijke rol die het cerebellum speelt in veel functies van de kleine hersenen.
Zeer weinig efferente cerebellaire axonen projecteren naar het ruggenmerg om de lagere motorische neuron (LMN) activiteit te beïnvloeden. Het cerebellum controleert de motorische activiteit door zijn invloed op de UMN neuronale cellichamen in de hersenstam, waarvan de axonen afdalen in het ruggenmerg om de LMN activiteit te reguleren.