Резюме по регуляции нервной системой движения и реакции на стимуляцию

Соматосенсорная и двигательная системы взаимосвязаны на всех уровнях организации нервной системы. На уровне спинного мозга сенсорная информация используется для формирования двигательных рефлексов, на уровне ствола мозга — для обеспечения согласованности сложных движений. На уровне неокортекса соматосенсорная информация помогает получить представление о размерах, форме и положении объектов, а также о только что выполненных движениях.

а) Иерархия и параллельные процессы в системе управления движением. Задействованные в производстве движения отделы нервной системы имеют иерархическую организацию (см. рис. ниже). Передний мозг отвечает за планирование, организацию и инициацию движения, ствол мозга координирует регуляторные функции, такие как потребление пищи и жидкости, а также контролирует нейронные механизмы поддержания позы и перемещения в пространстве (локомоции).

Последовательность этапов движения

Многие рефлексы осуществляются спинным мозгом без участия головного мозга.

б) Организация двигательной системы. Карты, полученные путем стимуляции первичной моторной коры, показывают, что она имеет топографическую организацию, то есть каждой зоне гомункулуса соответствует определенное движение. Нейроны моторной коры отвечают за инициацию движения, производство движения, контроль силы движения и направление движения.

Неиспользование конечности (например, вследствие повреждения моторной коры) приводит к уменьшению площади зоны проекции конечности в коре. Вынужденное использование пораженной конечности, как при терапии на основе ограничения движения, позволяет предупредить появление таких изменений.

Из моторной коры в спинной мозг идут два кортикоспинальных тракта. Аксоны латерального кортикоспинального тракта берут свое начало в зонах проекции рук. Волокна латерального тракта перекрещиваются — они берут свое начало в одном из полушарий мозга и образуют синаптические соединения с латерально расположенными вставочными нейронами и мотонейронами спинного мозга на противоположной стороне тела (контра-латерально).

Аксоны переднего кортикоспинального тракта берут свое начало в моторных областях коры, которые обеспечивают производство движений всем телом. Нейроны переднего тракта образуют синаптические соединения с медиально расположенными вставочными нейронами и мотонейронами спинного мозга (ипсилатерально).

Вставочным нейронам и мотонейронам свойственна топографическая организация: латерально расположенные мотонейроны проецируются на мышцы пальцев, кисти и остальной руки, обеспечивающие движения руки, а медиально расположенные мотонейроны проецируются на мышцы туловища и опосредуют движения всем телом, в том числе перемещение в пространстве (локомоцию).

в) Базальные ядра, мозжечок и движение. Двигательные нарушения возникают вследствие повреждения базальных ядер или мозжечка. Обе указанные структуры участвуют в управлении движением, опосредуя инициируемые корой движения. Базальные ядра регулируют силу движений, а мозжечок обеспечивает точность движений и принимает участие в обучении.

г) Рецепторы и проводящие пути соматосенсорной системы. Распределенную по всему организму соматосенсорную систему составляют более 20 типов специализированных чувствительных нейронов и рецепторов, обладающих чувствительностью к определенному виду механической энергии. Каждый из таких нейронов, расположенных в спинальном ганглии, передает сенсорную информацию в спинной и головной мозг.

Аксоны нейронов, обеспечивающих передачу проприоцептивной (местоположение и движение) и тактильной (прикосновения и давление) информации, поднимаются в головной мозг в составе латерального спиноталамического тракта. Такие нервные волокна образуют синаптические соединения в ядрах заднего столба в основании головного мозга. Там аксоны перекрещиваются, переходя на противоположную сторону ствола мозга и образуя медиальную петлю, которая идет к вентролатеральным ядрам таламуса. Большая часть клеток вентролатеральных ядер таламуса проецируется на соматосенсорную кору.

Нейроны спинального ганглия, обеспечивающие передачу ноцицептивной информации (боль, температура, зуд), образуют синаптические соединения на входе в спинной мозг. Волокна соответствующих нейронов-переключателей пересекают спинной мозг и поднимаются в таламус в составе переднего спиноталамического тракта.

Поскольку два соматосенсорных пути идут в мозг разными маршрутами, унилатеральное повреждение спинного мозга приводит к ипсилатеральному нарушению проприоцептивной и тактильной чувствительности ниже места повреждения и контралатеральному нарушению ноцицептивной чувствительности ниже места повреждения.

д) Исследование соматосенсорной коры. Топографически организованное представительство соматосенсорной системы располагается в зонах 3-1-2 теменной коры. Наиболее чувствительным частям тела соответствуют наиболее крупные области соматосенсорной коры — именно эти части тела способны выполнять наиболее точные движения.

Несколько сенсорных гомункулусов представляют различные сенсорные модальности — эти области имеют иерархическую организацию. Если сенсорный сигнал из какой-либо части тела не поступает в кору из-за повреждения сенсорных нервных волокон, соседняя функциональная зона сенсорной коры может поглотить незадействованную зону.

Соматосенсорная кора состоит из двух основных областей — первичной соматосенсорной коры (SI), куда идут проекции из таламуса, которая формирует ощущения на основании полученной соматосенсорной информации, и вторичной соматосенсорной коры (SII), которая осуществляет интеграцию соматосенсорной, зрительной и слуховой информации. Будучи частью дорсального пути переработки зрительной информации, соматосенсорная кора участвует в производстве целенаправленных движений рук и других частей тела.

Будучи частью вентрального пути переработки зрительной информации, соматосенсорная кора участвует в формировании восприятия окружающих нас объектов, необходимого для прогнозирования последствий наших движений.

е) Основные термины:

• Апраксия — неспособность совершать произвольные движения, прежде всего должным образом манипулировать объектами в отсутствие паралича и других двигательных или сенсорных нарушений.
• Безволосые участки кожи — участки кожи, не содержащие волосяных фолликулов, но содержащие большее число сенсорных рецепторов по сравнению с покрытыми волосами участками.
• Болезнь Меньера — поражение внутреннего уха, приводящее к головокружениям и проблемам с поддержанием равновесия.
• Быстро адаптирующийся рецептор — сенсорный рецептор, реагирующий только в момент начала воздействия стимула.
• Вентролатеральный таламус — область таламуса, отвечающая за передачу информации от органов чувств в соматосенсорную кору.
• Вестибулярная система — отдел соматосенсорной системы, в состав которого входят рецепторы внутреннего уха, реагирующие на смену положения тела и движения головы.
• Ворота боли — гипотетическая нейронная цепь, в которой активность путей передачи информации о прикосновениях и давлении снижает активность путей передачи информации о боли и температуре.
• Гиперкинетическая дискинезия — чрезмерность непроизвольных движений, наблюдаемая при синдроме Туретта.
• Гипокинетическая дискинезия — слабость движений, наблюдаемая при болезни Паркинсона,.
• Гомункулус — репрезентация частей тела человека в соматосенсорной или моторной коре; любая топографически организованная репрезентация тела в нервной системе.
• Деафферентация — нарушение проведения сенсорного возбуждения, обычно возникающее вследствие повреждения сенсорных нервных волокон; нарушение проведения афферентных сигналов.
• Детский церебральный паралич (ДЦП) — группа заболеваний, возникающих из-за повреждений мозга, полученных в перинатальном (околородовом) периоде.
• Квадриплегия — паралич ног и рук вследствие повреждения спинного мозга.
• Кортикоспинальный тракт — пучок нервных волокон, напрямую соединяющий кору больших полушарий со спинным мозгом; на уровне ствола мозга разделяется на переходящий на противоположную сторону тела латеральный тракт, который отвечает за движения конечностей и пальцев, и идущий по той же стороне тела передний тракт, который отвечает за движения туловища; также известен как пирамидный тракт.
• Латеральный спиноталамический тракт — путь передачи информации о прикосновениях и давлении в головной мозг.
• Медленно адаптирующийся рецептор — сенсорный рецептор, активный в течение всего времени воздействия стимула.
• Моносинаптический рефлекс — рефлекс, в рефлекторной дуге которого только один синапс.
• Нейропротезирование — отрасль, которая специализируется на разработке компьютеризированных устройств, позволяющих восстановить утраченную биологическую функцию.
• Ноцицепция — ощущение боли, температуры и зуда.
• Околоводопроводное (центральное) серое вещество — ядра в среднем мозге, которые окружают соединяющий третий и четвертый желудочки водопровод мозга; нейроны околоводопроводного серого вещества участвуют в формировании видоспецифичного поведения (например, женского полового поведения) и играют важную роль в регуляции боли. Отраженная боль — боль, которая возникает в одном из внутренних органов, но ощущается на поверхности тела.
• Параплегия — паралич ног вследствие повреждения спинного мозга.
• Передний спиноталамический тракт — путь, соединяющий спинной мозг с таламусом, который обеспечивает передачу информации о боли и температуре в головной мозг.
• Последовательность двигательных актов — запрограммированный мозгом двигательный модуль, генерируемый как отдельная единица движения.
• Проприоцепция (кинестезия) — ощущение относительного положения частей тела — туловища, конечностей и головы — в пространстве.
• Синдром запертого человека — состояние, при котором пациент находится в сознании, но не способен к движению и вербальному общению, поскольку у него парализованы практически все мышцы, кроме мышц глаз.
• Тактильная чувствительность — способность различать объекты с помощью осязания.
• Теория пространственной организации действия - теория о том, что моторная кора кодирует приведение соответствующей части тела к определенной точке в пространстве.
• Терапия на основе ограничения движения — метод восстановления функции пораженной конечности, при котором накладывается ограничение на подвижность здоровой конечности, что вынуждает пациента использовать пораженную конечность.
• Топографическая организация — нейронная пространственная репрезентация тела или сенсорной чувствительности в нервной системе.
• Чесательный рефлекс — непроизвольная реакция, при которой используется задняя конечность животного, чтобы удалить источник зуда с поверхности тела.

- Читать далее "Определение причин эмоционального и мотивационного поведения - с точки зрения нейрофизиологии"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 10.10.2023