Регуляция двигательной деятельности - 1. Спинальные механизмы. Мотонейроны. Возбуждающие и тормозные интернейроны

1.

Цикл лекций по нейрофизиологии
2013-2014
Член-корр. РАН Лев Гиршевич Магазаник
Медицинский факультет СПбГУ
Лекция 4
Регуляция двигательной деятельности - 1
Спинальные механизмы
Мотонейроны
Возбуждающие и тормозные интернейроны
Проприоцепторы

2.

Спинной мозг
Сегменты:
• шейных 8
• грудных 13
• поясничных 7
• крестцовых 3
• хвостовых 5-6
Шейное сплетение C4-7 – Th1

3.

Моторная единица –
мотонейрон и
инервируемые им
мышечные волокна

4.

Дуга моносинаптического рефлекса

5.

Сравнение моно- и полисинаптических рефлекторных дуг
Моносинаптическая
рефлекторная дуга
Интернейроны не участвуют

6.

Рефлекторный ответ на растяжение мышцы

7.

Интрафузальные мышечные волокна – датчики,
сигнализирующие о состоянии мышцы
Веретено содержит до 10 мышечных волокон
Первичные афференты иннервируют одно веретено
Вторичные афференты –несколько веретен
Сумчатоядерные
Цепочечноядерные
Первичные афференты Ia
Вторичные афференты Iб
Капсула
веретена
Концевая
пластинка
Мышечное веретено

8.

Иннервация интрафузальных мыщечных волокон
Сигнализация о длине мышцы (статика) и изменениях длины (динамика)
Афференты
Двигательные
динамические
gamma -волокна
Двигательные
статические
gamma -волокна
Cумчатоядерные
Цепочечноядерные

9.

Сумчатоядерные волокна реагируют в момент изменения состояния мышцы
(динамика), сигнализируя о скорости ее сокращения или расслабления
Цепочечноядерные волокна сигнализируют о длительности и выраженности
этого нового состояния мышцы (статика)
Сокращение мышцы
Разряды сумчатоядерных волокон
(динамика)
Разряды цепочечноядерных волокон
(статика)

10.

Влияние активности гаммамотонейронов на разряды веретена
Интрафузальное волк-но
Растяжение
Экстрафузальное волк-но
Сокращение
Совместная активность
a- и g-мотонейронов

11.

Сухожильный орган Гольджи
Сигнализирует о
мышечном
напряжении

12.

Сигналы, генерируемые сухожильным
органом Гольджи
Растяжение
Расслабление
Сокращение

13.

Перерыв

14.

Коленный сухожильный рефлекс
Время реакции 19 – 24 мс
Стимулируется
экстензор
Складывается из
времени проведения +
центральная задержка
(0.6 – 0.9 мс)
Тормозится флексор

15.

Классификация афферентных аксонов
немиелинизированные

16.

Афференты Ia образуют глутаматергические
синапсы на дендритах мотонейрона

17.

Регуляция активности мотонейрона
Возбуждение
Афферент Ia
Тормозные интернейроны
ГАМК
Постсинаптическое торможение
Пресинаптическое торможение
Глутамат
Мотонейрон – общий
конечный путь для
управления мышечным
сокращением
Мотонейрон
Двигательный нерв
АХ

18.

Варианты
межнейронных
связей

19.

20.

Иннервация мышц - антагонистов
Во время сокращения
экстензора – (1) посредством
волокон Ia и через
возбуждающий интернейрон
усиливается возбуждение
собственного интернейрона;
(2) а через тормозный
интернейрон тормозится
мотонейрон флексора
Во время сокращения
мышцы флексора таким же
образом тормозятся
сокращения экстензора
(2)
К экстензору
К флексору
(1)

21.

Figure 13.22

22.

Афферентная иннервация мышц - антагонистов
Двигательные сигналы, возбуждающие мотонейроны мышц-экстензоров,
одновременно тормозят через систему интернейронов мотонейроны мышцфлексоров и наоборот

23.

Внутрисегментарное взаимодействие
мотонейронов левой и правой конечностей
Возбуждающие интернейроны
Тормозные
интернейроны
мотонейроны

24.

Возвратное торможение в популяции мотонейронов
Возвратная
коллатераль
двигательного
нерва
(холинергический
синапс) активирует
тормозный нейрон
(клетку Реншоу), ее
аксон тормозит
(ГАМК синапс)
мотонейрон

25.

Пространственная
и
временная суммация

26.

Временная суммация
Пространственная суммация

27.

Пространственная суммация возбуждающих и тормозных токов
тормозный
возбуждающий
тормозный

28.

Временная суммация возбуждающих и тормозных токов

29.

Вопросы ???

30.

31.

32.

РЕЗЕРВ

33.

Коленный сухожильный рефлекс
Figure 13.20

34.

35.

Различия между аксонами двигательных (слева)
и сенсорных нервов (справа)
Cross section of human muscle
(motor) nerve – myelin stain
Cross section of human sensory
nerve – myelin stain

36.

When the knee is
struck…
Ia muscle afferents fire…
there is monosynaptic
activation of the extensor
a-motor neuron…
and the (agonist) muscle(s)
contracts.
The knee extends.
Glycinergic (inhibitory) interneurons
are also activated…
…which inhibit motor neurons to the
flexor (antagonist) muscle.

37.

38.

ПЕРЕРЫВ