Merkel-Nervenendigungen (auch Merkel-Scheiben [ 1 ] oder Merkel-Tastsinneszellen [ 2 ] genannt ) sind Mechanorezeptoren, die in der Basalepidermis sowie an den apikalen Enden einiger Haarfollikel lokalisiert sind . [ 2 ] Sie adaptieren langsam . Ihre rezeptiven Felder sind klein und messen einige Millimeter im Durchmesser. Die meisten sind mit schnellleitenden, großen myelinisierten Axonen assoziiert. [ 1 ] Eine einzelne afferente Nervenfaser verzweigt sich und innerviert bis zu 90 solcher Endigungen. Merkel-Nervenendigungen reagieren auf leichte Berührung. [ 1 ] Sie reagieren auf anhaltenden Druck und sind empfindlich für Objektkanten. Ihre genauen Funktionen sind noch nicht vollständig geklärt. [ 2 ]

Die Merkel-Zellen bestehen aus einer Nervenendigung und einer abgeflachten Epithelzelle ( Merkel-Zelle ). Sowohl die Nervenendigung als auch die Merkel-Zelle sind unabhängig voneinander mechanosensitiv. Die Merkel-Zelle exprimiert den mechanosensitiven Ionenkanal PIEZO2 . Die mechanische Aktivierung dieses Kanals führt zur Depolarisation der Merkel-Zelle und zur anschließenden Freisetzung von Serotonin in die Synapse mit der zugehörigen Nervenendigung, wodurch diese ebenfalls depolarisiert wird. [ 1 ] Die Nervenendigung exprimiert ihrerseits einen unbekannten mechanosensitiven Kanal. [ 3 ]

Standort

Merkel-Nervenendigungen sind weit verbreitet in unbehaarter und behaarter Haut, in Haarfollikeln sowie in der Mund- und Analschleimhaut.

Die Meckel-Nervenendigungen sind am zahlreichsten unterhalb der Leisten der Fingerkuppen, aus denen die Fingerabdrücke bestehen, und weniger zahlreich in den Handflächen und im Unterarm.

Sie können in einer Tiefe von 900 μm in menschlichen Fingerkuppen gefunden werden. [ 4 ]

In behaarter Haut sind Merkel-Nervenendigungen in spezialisierten Epithelstrukturen, den sogenannten Tastkuppeln oder Haarscheiben, angeordnet. Merkel-Rezeptoren befinden sich auch in den Brustdrüsen . Wo immer sie vorkommen, ist das Epithel so angeordnet, dass die Druckübertragung auf die Nervenendigungen optimiert wird.

Funktionen

Merkel-Nervenendigungen liefern Informationen über Druck, Position und tiefe statische Berührungsmerkmale wie Formen und Kanten. Sie sind taktile Sensoren, die an der Mechanotransduktion beteiligt sind. Sie kodieren Oberflächenmerkmale berührter Objekte zur Wahrnehmung, stehen aber auch in Zusammenhang mit der Propriozeption . [ 5 ]

Elektrophysiologie

Die etwas starre Struktur der Merkel-Zellen und die Tatsache, dass sie nicht eingekapselt sind, führen dazu, dass sie auf einen anhaltenden ausreichenden mechanischen Reiz mit einem anhaltenden "Feuern" von Aktionspotentialen (oder Spikes) reagieren: Sie adaptieren langsam (im Gegensatz zu den schnell adaptierenden Pacini- und Meissner-Körperchen ).

Merkel-Nervenendigungen zeigen eine anfängliche dynamische und starke Reaktion auf anhaltende mechanische Reize, gefolgt von einer statischen Plateauphase mit kontinuierlicher, niedrigerer Feuerrate, die über 30 Minuten andauern kann. Die Intervalle zwischen den Aktionspotenzialen während der anhaltenden Aktivität sind unregelmäßig, im Gegensatz zum hochgradig regelmäßigen Muster der Intervalle zwischen den Aktionspotenzialen bei langsam adaptierenden Mechanorezeptoren vom Typ II. Sie feuern am schnellsten, wenn kleine Punkte die Haut eindrücken, und mit einer niedrigen Feuerrate auf langsamen Kurven oder flachen Oberflächen. Konvexe Oberflächen reduzieren ihre Feuerrate zusätzlich. [ 6 ]

Empfindlichkeit und rezeptive Felder

Merkel-Nervenendigungen sind die empfindlichsten der vier Haupttypen von Mechanorezeptoren für Vibrationen im niedrigen Frequenzbereich von etwa 5 bis 15 Hz. Sie reagieren äußerst sensibel auf Gewebeverformungen und können bereits auf Verschiebungen von weniger als 1 μm ansprechen. Das rezeptive Feld eines Mechanorezeptors ist der Bereich, in dem ein Reiz die Zelle erregen kann. Werden zwei Punkte innerhalb eines einzelnen rezeptiven Feldes berührt, spürt die Person diese beiden Punkte nicht. Liegen die beiden berührten Punkte über mehr als ein rezeptives Feld hinaus, werden beide Punkte wahrgenommen. Die Größe der rezeptiven Felder von Mechanorezeptoren in einem bestimmten Bereich bestimmt, wie detailliert Reize wahrgenommen werden können: Je kleiner und dichter die rezeptiven Felder beieinander liegen, desto höher ist die Auflösung.

Typ-I-afferente Fasern besitzen kleinere rezeptive Felder als Typ-II-Fasern. Mehrere Studien deuten darauf hin, dass Typ-I-Fasern die hochauflösende taktile Diskriminierung vermitteln und für die Fähigkeit unserer Fingerspitzen verantwortlich sind, feine Oberflächenstrukturen zu ertasten (z. B. zum Lesen von Braille-Schrift ). Merkel-Zellen haben kleine rezeptive Felder, die es ihnen ermöglichen, feine räumliche Trennungen wahrzunehmen. Sie besitzen zudem eine Zwei-Punkt-Diskrimination.

Eponym

Die Merkel-Scheiben sind nach dem deutschen Anatomen Friedrich Merkel (1845–1919) benannt, der sie im Alter von 30 Jahren beschrieb. [ 7 ]

Krankheiten

Merkel-Endungen sind die ersten, die bei Verbrennungen unkenntlich gemacht werden.

Referenzen

  1. Bear , Mark F.; Connors, Barry W.; Paradiso, Michael A. (2016). Neuroscience : Exploring the Brain (4. Aufl . ) . Philadelphia: Wolters Kluwer. S. 417, 418, 420. ISBN 978-0-7817-7817-6Die
  2. ^ a b c Standring, Susan (2020). Gray’s Anatomy: The Anatomical Basis of Clinical Practice (42. Aufl.). New York: Elsevier . S.  63–64 . ISBN 978-0-7020-7707-4OCLC  1201341621 .​
  3. ^ Chang, Weipang; Kanda, Hirosato; Ikeda, Ryo; Ling, Jennifer; DeBerry, Jennifer J.; Gu, Jianguo G. (13. September 2016). „Die Merkel-Scheibe ist eine serotonerge Synapse in der Epidermis zur Übertragung taktiler Signale bei Säugetieren“ . Proceedings of the National Academy of Sciences . 113 (37): E5491 – E5500. Bibcode : 2016PNAS..113E5491C . doi : 10.1073/pnas.1610176113 . PMC 5027443. PMID 27573850 .  
  4. ^ Kajimoto, Hiroyuki; Kawakami, Naoki; Maeda, Taro; Tachi, Susumu (1999). „Taktiles Empfinden mittels funktioneller elektrischer Stimulation“. Tagungsband der Internationalen Konferenz über Künstliche Realität und Telexistenz (ICAT) . Tokio, Japan: Graduiertenschule für Ingenieurwissenschaften, Universität Tokio.
  5. Severson KS1, Xu D1, Van de Loo M2, Bai L3, Ginty DD4, O'Connor DH5. Aktive Berührung und Selbstbewegungskodierung durch Merkelzell-assoziierte Afferenzen. Neuron. 2017 May 3;94(3):666-676.e9. doi: 10.1016/j.neuron.2017.03.045.
  6. ^ Kandel ER , Schwartz, JH, Jessell, TM (2000). Principles of Neural Science , 4. Aufl., S. 433. McGraw-Hill, New York.
  7. ↑ Merkel FS. (1875). Tastzellen und Tastkörperchen bei den Hausthieren und beim Menschen. Archiv für mikroskopische Anatomie, 11: 636-652.