Цикл лекций по нейрофизиологии 2013 -2014 профессор Лев

Цикл лекций по нейрофизиологии 2013 -2014 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 мозга частично перекрещивается Пирамидный (или кортико-спинальный тракт) Идет от нейронов IV-V слоев моторной коры в пирамиды продолговатого (латерал. тракт) ядро Кахаля Руброспинальный тракт мотонейроны. 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 Неперекрещ. Перекрещив. Корково-ядерные пути 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

Контроль моторных стереотипов Сознательный контроль двигательной активности

Caudate Nucleus Получает информацию из моторных и сенсорных ассоциативных областей коры. Участвует в формировании стереотипных движений. Через бледный шар и релейные ядра таламуса информация из хвостатого ядря возвращается в моторные области коры.

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

Афферентные и эфферентные пути мозжечка

Мозжечок не имеет прямой связи с спинным мозгом, только после переключения в ядрах! Афферентные пути мозжечка: -от мышц, -спинного и продолговатого мозга, -ретикулярной формации. -среднего мозга. -коры больших полушарий. Только один эфферентный тормозной путь из коры мозжечка - аксоны ГАМКергических клеток Пуркинье, большая часть этих аксонов оканчивается на внутримозжечковых ядрах: (1) шатра; (2) зубчатое; (3) промежуточное; (4) Дейтерса. Афферентные и эфферентные системы входят и покидают мозжечок через его ножки.

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

Связи мозжечка

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

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.

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