Цикл лекций по нейрофизиологии 2012 -2013 профессор Лев

Цикл лекций по нейрофизиологии 2012 -2013 профессор Лев Гиршевич Магазаник Медицинский факультет СПб. ГУ Лекция 5 Регуляция двигательной деятельности Супраспинальные механизмы Восходящие и нисходящие пути спинного мозга Двигательные зоны коры больших полушарий Базальные ганглии Мозжечек Шагательные движения

Spinal cord organization Dorsal root Sensory neuron Interneuron Motor neuron Ventral root

Восходящие и нисходящие пути спинного мозга

Восходящие пути спинного мозга Дорсальные столбы Включают нежное и клиновидные ядра, далее афферентные сигналы через медиальные мениски идут к базальным ганглиям и таламусу. Проводят сигналы от мышц, сухожилий, суставов и кожи. Протопатическая чувствительность. Спинно-таламический тракт Генерализованные формы ощущений. Эпикритическая чувствительность Протопатическая чувствительность (от прото. . . и греч. páthos - страдание), примитивный вид кожной чувствительности, воспринимающей лишь сильные механические и температурные раздражения. Протопатическая чувствительность противопоставляют более тонкой и дифференцированной эпикритической чувствительности.

Нисходящие пути спинного мозга Латеральные (молодые), обеспечивают управление локомоцией Пирамидный (или кортико-спинальный тракт) Идет от нейронов IV-V слоев моторной коры в пирамиды продолговатого мозга частично перекрещивается (латерал. тракт) ядро Кахаля мотонейроны. Руброспинальный тракт Красное ядро получает входы из моторной коры и мозжечка. Выходы из красного ядра перекрещиваются в среднем мозгу. Управление мышечным тонусом путем влияния на гамма-мотонейроны. Медиальные (древние), обеспечивают управление позой и тонусом. Ретикулоспинальный тракт Ядра в продолговатом мозгу и варолиевом мосте таламус и спинной мозг Ростральные пути из моста облегчают двигательные сигналы Каудальные из продолговатого мозга – тормозят Вестибуло-спинальный тракт Латеральная часть исходит из ядра Дейтерса обеспечивает соматотопические влияния. Медиальная часть идет из тектума влияет на положение глаз и головы.

Возбуждение антигравитационных мышц Большая часть волокон кортикоспинального тракта образует синапсы с интернейронами! Торможение антигравитационных мышц

Corticospinal Tract (Pyramid) at Medulla

Нисходящие пути в спинном мозгу К латеральным мотонейронам К медиальным мотонейронам Управляют тонкими движениями Латеральные мотонейроны Медиальные мотонейроны

Красное ядро Дает начало руброспинальному тракту Образует связи с моторной корой, мозжечком, ретикулярной формацией, оливами Служит дополнением к кортико-спинальному пути, но образует связи преимущественно с интернейронами спиномозговых сегментов

Роль ствола мозга в поддержании положения тела Возбуждают антигравитационные мышцы Тормозят антигравитационные мышцы

Супраспинальные влияния на интернейрон в спинном мозге i. Vs, co. Vs – вестибулоспинальный i. Cs – кортикоспинальный i. Rs – руброспинальный i. Ps - проприоспинальный Интернейрон Мотонейроны

Нейронная организация тонких движений пальцев Моторная кора Спинной мозг

Двигательные зоны коры больших полушарий

Зоны коры головного мозга Управление движениями

Гомункулус человечек (греч. )

Моторные зоны коры Первичная моторная кора управляет отдельными мышечными группами Премоторная кора генерируются сложные движения Дополнительная моторная область совместно с премоторной обеспечивает осанку, позиционные движения Специализированные области центры формирования речи, произвольного движения глаз, головы, тонкие движения кисти

Представительство частей тела в первичных моторной и соматосенсорной зонах коры

Базальные ганглии

Базальные ганглии • Neostriatum – Caudate nucleus – Putamen – Nucleus Accumbens • Globus Pallidus – Internal segment – External segment – Ventral pallidum • Subthalamic nucleus • Substantia nigra – Pars compacta – Pars reticulata • Pedunculopontine nucleus

Caudate Nucleus • C shaped structure • Lateral wall of lateral ventricle • Head, body and tail of caudate are parallel to anterior horn, body and inferior horn of the lateral ventricle

Базальные ганглии (БГ) получают прямые входы из коры, но не из спинного мозга. Основное влияние БГ на моторную кору идет через таламус. Помимо участия в моторном контроле, БГ вмешиваются в аффективные и когнитивные функции. Патология БГ приводит к нарушениям движения и позы.

Основные связи между базальными ганглиями

Основные связи между базальными ганглиями Моторная кора Таламус Скорлупа и Хвостатое ядро Бледный шар Тектум Субталамическое ядро Красным – возбуждающие Черным – тормозящие влияния Черная субстанция Ядро шва

Ретикулоспинальное регулирование Активность мышц ног (m. gastrocnemius) предшествует активности мышц плеча (m. biceps)

Медиаторы, обеспечивающие синаптические связи в базальных ганглиях

Нарушения движений при поражении базальных ганглиев (болезнь Паркинсона, болезнь Хантигтона) Гиперкинезии Гипокинезии Хорея Акинезия Быстрые подергивания мышц конечностей и лица Атетоз Брадикинезия Медленные червеобразные движения конечностей Баллизм Ригидность Крупноразмашистый гиперкинез Симптом зубчатого колеса Повышение мышечного тонуса Тремор Мелкоамплитудное дрожание

Перерыв

Мозжечек

Cerebellum: divisions Anterior Lobe vermis Posterior Lobe nodulus flocculus Front View Side View • cerebellar cortex (gray matter), white matter • 2 hemispheres, vermis – ridge in centre • 3 lobes – anterior, posterior, flocculonodular

Функции разных отделов мозжечка Информация из моторной коры и красного ядра Информация из премоторной и сенсорной коры Последовательность плана движений Сравнение с реальным движением Контроль за маятникообразными движениями Которые произойдут во время следующего движения

Внутренняя архитектура коры мозжечка Главные входы: - Мшистые волокна ( Гранулярные Парал. Волокна) Purkinje cell Главный выход - Клетки Пуркинье Mossy fibres - Лазающие волокна Granule cell fibre Mossy INPUT Climbing fibres клетки Parallel fibre Inferior olive Climbing fibre Deep nuclei OUTPUT

Синаптические связи в коре мозжечка Тормозные нейроны и синапсы -ГАМК Возбуждающие нейроны и синапсы -Корзинчатые глутамат Звездчатые Клетки Гольджи Клетка Пуркинье Лазающие волокна Тормозной выход + Исходят из ядер нижней оливы -+ Глубокие ядра Суммарный выход Гранулярные клетки Моховидные волокна Прямой проприоцептивный вход от всего тела, включая кору мозга

Афферентные и эфферентные пути мозжечка

Связи мозжечка

Функции главных афферентных систем мозжечка Афферентные тракты Доставляемые импульсы Дорзальный спиноцеребеллярный Проприо- и экстрацептивные от всего тела Вентральный спиноцеребеллярный Проприо- и экстрацептивные от всего тела Кунеоцеребеллярный Проприоцептивные, преимущественно от головы и шеи Тектоцеребеллярные Слуховые и зрительные через верхние и нижние колликули Понтоцеребеллярные От моторной и других зон коры через ядра моста Оливоцеребеллярные Проприоцептивные от всего тела через нижние оливы

Влияние нарушений функции мозжечка на осуществление движений Атаксия Ошибки в направлении, скорости, силе и точности движения Спастичность Сканированная речь «Морская болезнь» Дизартрия Дисметрия Начальный тремор Адиадокинезия Трудности в смене программы

Инициация и исполнение произвольного движения: «расписаться» Мотивация: «Я хочу поставить свою подпись» Содержание Высшие отделы ассоциативной коры Базальные ганглии Где? Величина букв? По-русски? Ручка или карандаш? Полностью или росчерк? Ассоциативная сенсо-моторная кора Статус Вестибулярная система Как быстро движется рука? Положение руки в пространстве? Каково сопротивление этому движению? Глядя на текст или вслепую? Зрительная с. Сомато-сенсорн. Спиной мозг Ассоциативная сенсомоторная кора Мозжечек Подпись

Шагательные движения

Программа шагательных движений рысь шаг галлоп

Центральный контроль над шагательной программой

Вопросы ? ? ?

Кодирование движений в моторной коре Предпочтительное направление движения для кортикальных нейронов, представленное в трех проекциях. Длина каждого скаляра пропорциональна частоте разрядов данного нейрона. Суммарный вектор для группы представлен синей стрелкой, направление которой совпадает с направлением движения.