Мозговая организация движений Введение Моторная система состоит из

Мозговая организация движений Введение Моторная система состоит из мышц и нейронов, которые контролируют их. Моторная система является одной из наиболее сложных систем человеческого организма. Поведение связано с координированной работой различных комбинаций почти 700 различных видов мышц в изменяющихся и часто непредсказуемых условиях.

Мозговая организация движений Принципы организации моторной системы: 1. Моторный контроль организован иерархически. 2. Сенсорный контроль движений с помощью положительных и отрицательных обратных связей.

Высший контроль движений Кора больших полушарий Базальные ганглии Мозжечок Генератор центрального ритма Интернейроны ствола мозга и спинного мозга Мотонейроны спинного мозга Мышцы Рецепторы мышц (проприорецепторы)

Спинномозговой уровень организации движений Введение Скелетная мускулатура иннервируется мотонейронами, которые находятся в вентральных рогах спинного мозга. Аксоны мотонейронов формируют вентральный корешок СМ, который объединяется с дорсальным корешком СМ и образует спинномозговой нерв.

Спинномозговой уровень организации движений Моторная единица – одиночный мотонейрон, иннервирующий группу мышечных волокон, и эти мышечные волокна. Число мышечных волокон, которые входят в моторную единицу, может варьировать от нескольких волокон (мышцы пальцев руки), до нескольких тысяч (мышцы задних конечностей). Возбуждение моторной единицы приводит к одновременному сокращению всех мышечных волокон, входящих в нее. Моторный пул – совокупность мотонейронов, иннервирующих определенную мышцу.

Спинномозговой уровень организации движений Двигательные рефлексы спинного мозга Спинальные рефлексы – это рефлексы, центральное звено которых находится в сером веществе спинного мозга. 1. Рефлексы растяжения 2. Сгибательные рефлексы

Спинномозговой уровень организации движений Рефлексы растяжения Рефлекторное укорочение мышцы в ответ на её растяжение. Значение: участвуют в сохранении статики и положения тела, регулируют степень сокращения мышцы в соответствии с воздействующими на неё раздражениями. Пример: коленный рефлекс.

Спинномозговой уровень организации движений Сгибательные рефлексы Рефлекторное укорочение мышцы-сгибателя в ответ на внешнее болевое воздействие. При этом происходит торможение мышц-разгибателей. Принцип реципрокной иннервации – активность одной группы мышц сопровождается торможением антагонистов. Значение: защитное. Примеры: отдергивание руки при болевом воздействии на палец руки.

Спинномозговой уровень организации движений Генерация ритмичных движений Ритмичные движения обусловлены координированным сокращением работающих вместе мышц (мышц-агонистов) и расслаблением мышц противоположного функционального назначения (мышц-антагонистов). Генераторы центрального ритма – это нервная сеть, которая обеспечивает ритмическую моторную активность. Пример: ходьба, бег, дыхание.

Спинномозговой уровень организации движений Генерация центрального ритма обеспечивается за счет периодической эндогенной активности нейронов – водителей ритма (пейсмекеры). Водители ритма встраиваются в нейронную сеть, которая контролирует ритмические движения, используя принцип реципрокной координации. При возбуждении мотонейронов мышц-сгибателей одновременно происходит торможение мотонейронов мышц-разгибателей данной половины тела. При этом в конечностях противоположной стороны тела наблюдаются обратные явления.

Спинномозговой уровень организации движений В ЦНС имеется целый ряд двигательных программ, которые «проигрываются» после получения соответствующей команды. Эти двигательные программы генетически предопределены, проявляются спонтанно, независимо от приобретенного опыта.

Организация двигательных путей Головной мозг управляет мотонейронами СМ с помощью двух групп нисходящих путей: 1. Латеральная группа (кортикоспинальный и руброспинальный тракт). 2. Вентромедиальная группа (ретикулоспинальный, вестибулоспинальные, тектоспинальный тракты).

Организация двигательных путей Правило: латеральные пути участвуют в организации произвольных движений дистальной мускулатуры (например, движения пальцев руки), и находятся под корковым контролем, вентромедиальные пути находятся под контролем ствола мозга и контролируют проксимальную мускулатуру, которая участвует в поддержании позы и локомоций.

Участие коры в произвольных движениях В организацию двигательной активности основной вклад вносит двигательная кора, которая включает 4 и 6 зону неокортекса. Двигательная кора входит в состав лобной доли коры больших полушарий.

Моторная кора Дополнительная моторная кора Премоторная кора Сенсомоторная кора

Участие коры в произвольных движениях Зона 4 является первичной двигательной корой (М 1). Первичная двигательная кора имеет соматотопическую организацию. Стимуляция разных участков М 1 приводит к появлению локальных движений в различных участках противоположной стороны тела.

Участие коры в произвольных движениях Тело в двигательной коре представлено не пропорционально, с гораздо большим представительством лица и рук по сравнению с туловищем. В первичной двигательной коре начинается кортикоспинальный тракт.

Участие коры в произвольных движениях Зона 6 является вторичной двигательной корой и делится на 1. премоторную кору (PMA) и 2. дополнительную моторную кору (SMA). Стимуляция зоны 6 приводит к появлению сложных движений, которые вовлекают мышцы с обеих сторон тела.

Участие коры в произвольных движениях PMA и SMA выполняют схожую функцию, но связаны с разными группами мышц. SMA непосредственно управляет дистальной мускулатурой, например, отвечающей за тонкие движения кисти руки. Находится под сильным влиянием базальных ганглиев.

Участие коры в произвольных движениях PMA контактирует с ретикулоспинальным трактом, через который контролирует проксимальную мускулатуру, отвечающую, например, за локомоции и поддержание позы. Находится под сильным влиянием мозжечка. Предполагается, что PMA и SMA принимают участие в планировании и программировании двигательных актов.

Участие мозжечка в двигательной активности Роль мозжечка может быть выявлена при анализе симптомов нарушений движений, которые возникают после повреждения мозжечка.

Участие мозжечка в двигательной активности Симптомы повреждения мозжечка Полное удаление мозжечка приводит к тотальному нарушению двигательной активности, неспособности совершать произвольные движения, поддерживать позу тела. Двигательная кора способна частично компенсировать нарушения двигательной активности, возникшие в результате удаления мозжечка. Удаление одного полушария мозжечка приводит к увеличению тонуса мышц-разгибателей соответствующей стороны тела. При этом появляются характерные манежные движения.

Участие мозжечка в двигательной активности Симптомы повреждения мозжечка При частичных повреждениях мозжечка возникают разнообразные симптомы нарушения двигательной активности: Атония – нарушение способности к регуляции тонуса мышц. Атаксия – недостаточная координация движений, расстройство силы, величины, скорости и направления движений (симптом – «походка пьяного» ). Асинергия – нарушения синергичности (содружественности) движений (распад содружественного, многозвенного движения).

Участие мозжечка в двигательной активности Симптомы повреждения мозжечка Дизметрия – расстройство величины и направления и точности движения. Астазия – потеря способности мышц к слитному сокращению, которое проявляется в виде тремора (дрожи) конечностей, головы и туловища, которое проявляется во время движения, но отсутствует в покое. Дезэквилибрация – нарушения способности поддерживать равновесие тела. Астения – быстрая утомляемость мышц (так как движения происходят неэкономично, при участии большого количества мышц).

Участие мозжечка в двигательной активности Роль мозжечка в организации движений Мозжечок связан афферентными и эфферентными связями практически со всеми отелами ЦНС, которые участвуют в организации двигательной активности (двигательная и премоторная кора, двигательные ядра таламуса, красное ядро, базальные ганглии). Мозжечок получает сенсорную информацию, необходимую для регуляции двигательной активности: 1. проприоцептивную (по спинно-мозжечковому тракту), 2. вестибулярную, 3. тактильную 4. зрительную.

Участие мозжечка в двигательной активности Роль мозжечка в организации движений Мозжечок обеспечивает непроизвольный компонент двигательной активности: 1. регуляцию тонуса мышц, 2. координацию движений (позных и целенаправленных), 3. синергичность (содружественность) движений.

Участие мозжечка в двигательной активности Роль мозжечка в организации движений Мозжечок участвует в организации движений по двум путям – восходящему и нисходящему: восходящий путь: мозжечок получает информацию из ассоциативной двигательной коры больших полушарий о готовящемся движении, обрабатывает эту программу и посылает обратно в первичную двигательную кору, нисходящий путь: мозжечок одновременно подготавливает (настраивает) тонус мускулатуры для осуществления двигательной программы, которая, в свою очередь, реализуется через кортикоспинальный тракт.

Ассоциативные зоны коры б. п. Двигательная кора б. п. двигательное ядро таламуса мозжечок спинной мозг

Участие базальных ганглиев в организации движений К базальным ганглиям относятся три структуры: 1. Стриатум (хвостатое ядро и скорлупа), 2. бледный шар, 3. субталамическое ядро Стриатум является афферентной частью базальных ганглиев. Сюда приходит информация из двух структур: (1) черная субстанция, (2) ассоциативные зоны коры больших полушарий (префронтальная и теменная зона коры б. п. ),

Участие базальных ганглиев в организации движений Бледный шар является эфферентной частью базальных ганглиев (основным выходом). Бледный шар посылает информацию в основном в двигательное ядро таламуса, которое, в свою очередь, посылает информацию в двигательную кору б. п. (SMA, дополнительную моторную кору).

Ассоциативные зоны коры б. п. Стриатум Двигательная кора б. п. Двигательное ядро таламуса Бледный шар Черная субстанция Спинной мозг Мозжечок

Участие базальных ганглиев в организации движений Таким образом, базальные ганглии образуют совместно с корой б. п. моторное нервное кольцо, которое участвует в организации двигательной активности. Функциональное последствие активации стриатума префронтальной корой – возбуждение дополнительной моторной коры.

Участие базальных ганглиев в организации движений Роль базальных ганглиев может быть выявлена при анализе симптомов нарушений движений, которые возникают после повреждения этой структуры.

Участие базальных ганглиев в организации движений Синдромы, возникающие при повреждении базальных ганглиев Существует два варианта дисфункции базальных ганглиев – повышение или понижение активности базальных ганглиев. При повышении активности базальных ганглиев возникает гипокинезия (снижение двигательной активности). При понижении активности базальных ганглиев возникает гиперкинезия (повышение двигательной активности).

Участие базальных ганглиев в организации движений 1) Синдром Паркинсона Этот синдром появляется в результате повышенной активности базальных ганглиев. Включает следующие симптомы: 1. тремор конечностей и челюстей, который наблюдается преимущественно в покое; 2. медлительность движений (брадикинезия), 3. трудности в инициации произвольных движений (акинезия), 4. повышенный тонус мышц (двигательная ригидность). Кроме двигательных расстройств у больных наблюдаются когнитивные нарушения. Органической основой заболевания является дисфункция черной субстанции, которая вырабатывает медиатор дофамин. Недостаток дофамина приводит к повышенной возбудимости базальных ганглиев.

Участие базальных ганглиев в организации движений (2) Синдром Хантингтона (хорея) Этот синдром появляется в результате снижения активности базальных ганглиев. Включает следующие симптомы: 1. гиперкинезия (расторможенная двигательная активность); 2. хорея (спонтанные, неконтролируемые и бесцельные движения с быстрыми и покачивающимися движениями различных частей тела – головы, рук, плечей); 3. тики (неконтролируемые, быстрые подергивая мимических мышц).

Участие базальных ганглиев в организации движений Роль базальных ганглиев в организации движений Получая информацию от ассоциативных зон коры (префронтальной и теменно-затылочной), базальные ганглии участвуют в создании программы целенаправленных движений. Они, вероятно, служат своеобразным фильтром, который не дает возможности осуществляться неподходящим движениям. Скорректированная в базальных ганглиях двигательная программа поступает в двигательное ядро таламуса, где интегрируется с информацией, поступающей из мозжечка. Из двигательного ядра таламуса созревшая программа поступает в двигательную кору, которая отвечает за реализацию этой программы за счет нижележащих стволовых и спинальных двигательных центров (через кортикоспинальный тракт).