Регуляция двигательной деятельности

1.

Цикл лекций по нейрофизиологии
2013-2014
профессор Лев Гиршевич Магазаник
Медицинский факультет СПбГУ
Лекция 5
Регуляция двигательной деятельности
Супраспинальные механизмы
Восходящие и нисходящие пути спинного мозга
Двигательные зоны коры больших полушарий
Базальные ганглии
Мозжечек
Шагательные движения

2. Spinal cord organization

Dorsal root
Sensory
neuron
Interneuron
Motor
neuron
Ventral root

3.

Восходящие и нисходящие
пути спинного мозга

4.

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.

5.

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.

6.

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

7.

Corticospinal Tract
(Pyramid) at Medulla

8.

Нисходящие пути в спинном мозгу
К латеральным
мотонейронам
К медиальным
мотонейронам
Неперекрещ.
Перекрещив.
Корково-ядерные пути
Управляют тонкими
движениями
Латеральные
мотонейроны
Медиальные
мотонейроны

9.

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

10.

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

11.

Супраспинальные влияния на интернейрон в спинном мозге
iVs, coVs – вестибулоспинальный
iCs – кортикоспинальный
iRs – руброспинальный
iPs - проприоспинальный
Интернейрон
Мотонейроны

12.

Нейронная организация тонких движений пальцев
Моторная кора
Спинной мозг

13.

Двигательные зоны коры
больших полушарий

14.

Зоны коры головного мозга
Управление
движениями

15.

Гомункулус человечек (греч.)

16.

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

17.

Представительство частей тела в первичных
моторной и соматосенсорной зонах коры

18.

19.

Базальные ганглии

20. 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

21.

Контроль моторных
стереотипов
Сознательный контроль
двигательной активности

22.

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.

23.

Базальные ганглии
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.

24.

Основные связи между базальными
ганглиями
Cerebral cortex
Motor areas
Caudate/Putamen
Globus
pallidus
(external)
Subthalamic
nucleus
Spinal
cord
Excitatory
glutamate
Thalamus
dopamine
Substantia
nigra pars
compacta
Inhibitory
GABA
Globus
pallidus
(internal)
Substantia
nigra pars
reticulata

25.

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

26.

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

27.

Медиаторы, обеспечивающие синаптические
связи в базальных ганглиях

28.

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

29.

Перерыв

30.

Мозжечек

31.

32.

Cerebellum: divisions
Anterior
Lobe
Anterior
Lobe
vermis
Posterior
Lobe
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

33.

Афферентные и эфферентные пути мозжечка

34.

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.

35.

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

36.

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

37.

Связи мозжечка

38.

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

39.

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

40.

41.

Инициация и исполнение произвольного
движения: «расписаться»
Мотивация:
«Я хочу поставить свою
подпись»
Содержание
Высшие отделы
ассоциативной
коры
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?
Базальные
Зрительная с.
Сомато-сенсорн.
Спиной мозг
Ассоциативная
сенсомоторная
кора
Моторная
кора
Мозжечек
Подпись

42.

Шагательные движения

43.

Программа шагательных движений
рысь
шаг
галлоп

44.

Центральный контроль над шагательной программой

45.

Вопросы ???

46.

47.

48.

49.

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.

50.

51.

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