1、神经系统对运动的调控教学内容一概述二脊髓的运动功能三脑干的运动功能四大脑皮质的运动功能五小脑对运动的调节六基底神经节对运动的调节一、概述 Introduction运动是维系动物生存和繁衍的基本功能之一控制运动的的神经和肌肉共同构成躯体运动系统1、运动的分类 反射运动(reflex movement):不受主观意识控制、运动型式固定、反应快捷的运动,是最基本和最简单的运动,所涉及的神经元数量较少,在较短时间内完成为达到某种目的而指向一定目标的运动,其全过程受主观意识的控制。大多需要反复练习才能熟练掌握节律运动(rhythmic movement):受主观意识控制、运动类型和方式固定、具有节律性和
2、连续性的运动,如呼吸、咀嚼等随意运动(voluntary movement):2、运动的调控l运动控制需要感受信息:来自视觉、听觉和皮肤的感受冲动;来自肌、腱、关节位置、身体的空间状态等信息l运动的控制:是在肌肉接受神经信号后收缩或舒张而产生的,常需要特别多肌肉同时参与才能完成。CNS必须对多块肌肉发出十分精确的指令控制运动的各种参数:位移、速度、加速度、力度等l运动的执行器官:肌肉、骨、关节l反馈控制和前馈控制:l躯干、四肢肌肉运动的低级中枢在脊髓l头部和颈部某些肌肉的低级运动中枢在脑干l脑干的一些结构组成次级运动中枢l大脑皮质运动区是最高级运动中枢l基底核和小脑是皮质下调节运动的中枢l低级
3、中枢发出复杂的指令;高级中枢发出更为一般的指令l高级中枢通过或不通过次级中枢而控制低级中枢3、与运动控制有关的神经系统脊髓、脑干、大脑皮层运动区、小脑、基底神经节最后的共同通路脊髓、脑干、大脑皮层运动区小脑、基底神经节低级中枢次级中枢高级中枢l脊髓内的“下运动神经元(Lower neurons)”,除了受到脊髓内局部环路的影响外,还受到大脑皮质运动区及脑干中许多“上运动神经元(Upper neurons)”的支配和协调l基底神经节和小脑则向上运动神经元提供某种感受、认知或感性的信息,使运动更加精确和协调二、脊髓的运动功能l反射:由特异的感受刺激引起,产生的运动有定型的轨迹l脊髓反射:指其反射弧
4、的中枢部分局限在脊髓的一切反射l运动单元Motor unit:运动神经元及其所支配的所有肌纤维l运动神经元池Motor neuron pool:支配一块肌肉的运动神经元集合而成;或叫运动核(一)基本概念The Motor UnitRecruitment of Motor Units我们是如何增强肌肉的收缩力的？l是通过增加运动单位来完成的l不同大小的运动神经元小的运动神经元到小的、慢的运动单位;大的运动神经元到大的、快的运动单位l大小原则 最小的运动单位(以及最小力量)的优先;然后才是大的运动单位(二)脊髓的运动神经元运动神经元:脊髓反射的最后通路运动神经元:支配梭内肌,调节肌梭对牵张刺激敏感
5、性运动神经元活动的规律肌收缩张力的增加依赖于运动神经元池的两种活动方式:募集更多的运动神经元 运动神经元的募集显示“大小原则”:神经元的兴奋性与细胞大小呈负相关;其抑制性与细胞大小呈正相关增加募集运动神经元的放电频率 运动神经元的放电频率调制肌张力:正相关Renshaw细胞:调节运动神经元放电频率Ia交互抑制中间神经元:防止相拮抗肌肉的同时收缩Ib交互抑制中间神经元:防止肌张力过度增高脊髓固有神经元:协调不同肌肉群的活动(三)脊髓中间神经元的整合作用(四)高位中枢对脊髓反射的下行调控三种方式:1.高位中枢通过突触前抑制调节脊髓反射 2.高位中枢通过中间神经元调节脊髓反射 3.高位中枢直截了当调
6、控和运动神经元 最简单的反射如膝跳反射是初级传入纤维直截了当兴奋运动神经元而产生的lMuscle weakness and paralysis所支配的骨骼肌瘫痪、肌张力下降、腱反射消失(软瘫)l肌萎缩、纤维颤动或肌束颤动l肌萎缩侧索硬化症(ALS):Selective damage to alpha motor neurons(degeneration)脊髓-运动神经元的进行性溃变为主下运动神经元的损伤表现三 、脑干的运动功能脑干(Human Brain)脑干的低级运动中枢:l脑干有三叉神经、前庭蜗神经等初级躯体传入纤维,有参与脑干反射活动的各种中间神经元,有支配头颈相应肌肉的8对运动核,共同
7、构成支配头颈部骨骼肌和反射活动的低位中枢l其组织结构与活动规律与脊髓大致相同脑干有重要的次级运动中枢通过下行通路调控脊髓和脑干的低级运动中枢l网状结构是控制躯体运动和姿势的重要中枢l前庭系统是控制躯体运动的另一重要中枢l红核与红核脊髓束:兴奋屈肌运动神经元l上丘与顶盖脊髓束:应答视、听与躯体感受的刺激、调整头眼的位置的反射中起重要作用整个脑干中央部的神经元和纤维组成网状结构(reticular formation,RF)。它接受来自脊髓、皮层、基底节和小脑的投射RF接受上下行纤维投射,在功能上是一个整合中枢,对来自上述各中枢的信息进行处理,是控制躯体运动和姿势的重要中枢 网状结构网状结构(RF
8、)的组成三个纵行区带:正中区 内侧区 外侧区主要核团:巨细胞网状核、旁巨细胞核、尾端桥脑网状核、嘴端桥脑网状核、中缝核群网状结构对肌紧张的易化和抑制前庭神经核包括前庭上核、外侧核、内侧核和脊束核等,接受前庭神经的传入,也接受中枢许多其它部位的传入前庭系统与RF有直截了当的神经联系,并有自己的下行通路前庭脊髓束和经内侧纵束至眼外肌的前庭眼反射通路,对头在空间位置的改变和各种加速刺激起反应前庭系统l前庭神经与小脑有紧密联系。脊髓上行的躯体传入除经小脑中转者外,也可直截了当或经RF至前庭核l前庭系损害的主要表现:眩晕、眼球震颤、平衡障碍、恶心、呕吐等症状脑干对姿势的调节神经系统调控姿势的两种方式:1
9、.前馈调节:预先调整姿势,以防止随意运动对身体平衡的干扰2.反馈调节:在平衡受扰乱时,以形式固定的快速反应来矫正意外扰乱 大脑皮层与网状结构参与姿势平衡的前馈性调节前庭系统在姿势平衡的反馈性调节中起决定性作用脑干对姿势的调节:涉及到大脑皮质、RF和前庭四、大脑皮质的运动功能1、大脑皮质运动区 初级运动皮质 primary motor cortex前运动区(次级运动区)premotor area辅助运动区 supplementary motor area后顶叶皮质posterior parietal cortex皮质初级运动区和次级运动区主要对运动进行计划并使运动高效率执行。是通过对脑干内的某些
10、高级中枢以及脑干、脊髓中运动神经元和环路中间神经元的控制来完成的前运动皮质辅助运动皮质初级运动皮质初级运动皮质辅助运动皮质外侧面观内侧面观初级运动皮层和前运动区l运动皮层(motor cortex)l初级运动皮层(primary motor area):即4区l次级运动区或称前运动区:l辅助运动区(supplementary motor area):位于初级运动皮层前面的6区皮层的内侧部分,大部分在大脑半球的内侧面l前运动皮层(premotor cortex):位于6区的外侧部分皮层神经元l运动皮层中的神经细胞可分为两大类 l锥体细胞:特征是具有向皮层表面伸展的顶树突。其轴突离开运动皮层到其他
11、皮层或皮层下结构,是主要的传出神经元l非锥体细胞:包括星形细胞、篮状细胞和颗粒细胞,多数属于抑制性神经元n第II、III层中的锥体细胞投射至其他皮层区,位置较浅的细胞投射至同侧皮层(如辅助运动区、前运动皮层、中央沟后的感受皮层),较深的投射至对侧皮层n大多数向皮层下结构的投射起源于第层的锥体细胞,皮层脊髓神经元在第层的深部,其中包括最大的锥体细胞即Betz细胞。较浅的第层锥体细胞则投射至延髓、桥脑和红核,最浅的第层细胞投射至纹状体2、大脑皮质运动定位图(motor map)实验和临床研究都表明运动皮质的躯体定位分布是可塑的,在运动学习和损伤后都能够被改变。基本规律:精细定位;代表区大小与精细程
12、度有关 交叉支配 倒置安排 可塑性 3、运动传导路 运动皮层对脊髓运动神经元的影响:l直截了当通路:经过锥体束直达脊髓灰质外侧和内侧的运动神经元l间接通路:经过红核和网状结构的接替直截了当通路锥体系皮质脊髓束间接通路锥体外系红核脊髓束前庭脊髓束顶盖脊髓束网状脊髓束 The motor pathways锥体系锥体外系上运动N N元锥体交叉锥体系 皮质脊髓束(L)皮质脊髓侧束 皮质脊髓前束 皮质核束(R)锥体外系:古老;调节肌张力、协调各肌群的运动;维持和调整姿势;保持平衡;习惯性动作;粗大的随意运动皮质脊髓束皮质核束中央前回、中央旁小叶前部、额顶叶部分皮质的锥体细胞锥体束 Pyramidal s
13、ystem皮质脊髓束皮质核束皮质脊髓束Corticospinal tract 中央前回上2/32/3中央旁小叶前部 锥体细胞皮质脊髓束内囊后肢的前部大脑脚底中3/53/5外侧部脑桥基底部锥体pyramid皮质脊髓侧束皮质脊髓前束锥体交叉锥体交叉脊 髓spinal cordspinal cord皮质脊髓侧束皮质脊髓前束四肢肌躯干肌皮质核束Corticonuclear tract中央前回下部 锥体细胞皮质核束内囊膝部脑N N骨骼肌骨骼肌骨骼肌大脑脚底 中3/53/5内侧部脑干腹侧部 面N N核外侧核舌下N N核:对侧支配动眼N核滑车N核展N核 三叉N运动核 面N核内侧核 疑核 副N脊髓核皮质核束面
14、N核外侧核舌下N核只接受对侧支配。一侧在面神经核以上受损则引起对侧下部表情肌和舌肌瘫痪,即核上瘫。面神经核或其传出纤维受损则引起同侧下部表情肌和舌肌瘫痪,即核下瘫。皮质脊髓束和皮质核束的比较 上运动神经元 中央前回上2/32/3中央旁小叶前部 中央前回下部 经过内囊 内囊后肢内囊膝部部分交叉 管对侧肌 大部分交叉 管上、下肢肌小部分交叉 管半面、舌肌相同点不同点 皮质脊髓束 皮质核束 l选择性损害脊髓前角、桥延脑运动神经核和锥体束会导致运动系统疾病如运动神经元病l以上and/or下运动神经元损害引起的瘫痪为主要表现,其中以上、下运动神经元合并受损者最常见l主要表现为受累部位肌肉萎缩无力。运动神
15、经元病中年起病者占80%,多见于男性,男女之比为3:1上、下运动N元损伤的临床表现硬软分上下,左右看交叉上运动N N元损伤下运动N N元损伤出现部位对 侧 同 侧肌张力增高(上肢曲肌下肢伸肌)降 低瘫 痪硬(痉挛性)瘫软(弛缓性)瘫腱反射增强 减弱延髓性麻痹假性 真性肌力减退轻 中重运动技巧性降低肌肉萎缩延髓内的运动神经核团,或来自延髓的颅神经(包括咽神经、迷走神经和舌下神经)因病引起麻痹时,就会出现饮水进食呛咳,吞咽困难,声音嘶哑或失音等症状真性延髓麻痹:病变直截了当损害了延髓或相关的颅神经所致的麻痹假性延髓痹:病变在脑桥或脑桥以上部位,造成延脑内运动神经核失去上部之神经支配而出现的延髓麻痹
16、次级运动区的运动功能l主要与运动的准备(策划)有关l次级运动区是选择正确的运动战略所必需l和初级运动皮层相比,损毁次级运动区(前运动皮层、辅助运动区和后顶叶皮层区)引起更为复杂的运动异常,主要影响制定正确运动策略的能力前运动皮层参与运动的准备过程在前运动皮层中,有特别多神经元在猴准备作一特定动作时放电,运动开始后放电即停止。在前运动皮层中,这种特别的和“设置有关的”的神经元比在初级运动皮层中为多,说明前运动皮层在运动的准备中起一定作用顶后叶皮质在运动调制中起重要作用 辨认物体的形状和空间位置选择行动计划,决定身体何部位参与该动作及其运动方向执行运动五、小脑对运动的调节1 1、位置和核团Neur
17、oanatomyQ:小脑皮质的组织学结构;小脑的纤维有几种？传出传入的分别是？小脑皮质的神经元有哪几种类型？小脑的纵区组构前庭、脊髓和大脑皮层小脑的深核小脑皮层离核纤维皮层运动区和脑干的运动核前庭核传出纤维传入纤维l是中枢神经系统中最大的运动结构l主要作用是维持躯体平衡、调节肌肉张力和协调随意运动l小脑并不直截了当发起运动和指挥肌肉的活动,而是作为一个皮层下的运动调节中枢配合皮层完成这些运动机能l切除全部小脑并不妨碍运动的发起和执行,但运动是以缓慢、笨拙和不协调的方式进行的l另一重要功能是运动学习(motor learning):参与技巧性运动的获得和建立过程 2 2、功能分区古(前庭)小脑:
18、绒球小结叶旧(脊髓)小脑:内侧区,中间区新(皮层)小脑:外侧区前庭小脑 Vestibulocerebellum 前庭神经节 前庭神经核 小脑下脚 前庭小脑 前庭神经核l功能:维持身体平衡,眼运动l伤后症状:平衡失调(头、躯干摇晃,醉汉步态),),随意运动无障碍;眼球震颤;缺乏协调躯体运动和眼球运动的能力脊髓小脑束 小脑上、下脚 脊髓小脑 顶核、球状核、栓状核 前庭神经核、网状结构、红核、丘脑腹外侧核脊髓小脑spinocerebellum功能:控制肌张力l伤后症状:运动笨拙不准确;共济失调、辨距不良和终末性震颤;肌张力减退。大脑皮质 脑桥核 小脑中脚 大脑小脑 齿状核 小脑上脚 丘脑腹外侧核 大
19、脑皮质运动区大脑小脑cerebrocerebellum功能:运动的起始、计划、协调伤后症状:共济失调,肌张力下降,运动起始延缓小脑的功能分区图解六、基底神经节对运动的调节 黑质基底神经节新纹状体尾状核壳苍白球丘脑底核内侧部外侧部豆状核旧纹状体(一)基底神经节的组成壳苍白球丘脑底核黑质尾状核屏状核杏仁核(二)纹状体运动纤维与大脑皮层的回路 1.直截了当通路 Direct pathway:皮层新纹状体苍白球内侧部丘脑皮层回路2.间接通路Indirect pathway:皮层新纹状体苍白球外侧部丘脑底核苍白球内侧部丘脑皮层回路3.黑质多巴胺能投射 Dopaminergic projection pa
20、thway:皮层新纹状体黑质丘脑皮层回路.丘脑丘脑底丘脑核底丘脑核黑质黑质苍白球内侧部苍白球内侧部苍白球外侧部苍白球外侧部新纹状体新纹状体.至脊髓至脊髓/脑干脑干大脑皮质大脑皮质皮皮 质质新纹状体新纹状体苍白球苍白球内侧部内侧部丘丘 脑脑皮皮 质质(1)直接通路直接通路21453.丘脑丘脑底丘脑核底丘脑核黑质黑质苍白球内侧部苍白球内侧部苍白球外侧部苍白球外侧部新纹状体新纹状体.大脑皮质大脑皮质皮皮 质质新纹新纹 状状 体体苍苍 白白 球球外外 侧侧 部部丘脑底核丘脑底核苍苍 白白 球球内内 侧侧 部部丘丘 脑脑皮皮 质质(2)间接通路间接通路251至脊髓至脊髓/脑干脑干6734.丘脑.黑质大脑
21、皮质.皮皮 质质新纹状体新纹状体黑黑 质质丘丘 脑脑皮皮 质质(3)黑质多巴胺能投射黑质多巴胺能投射DA苍白球内侧部苍白球内侧部苍白球外侧部苍白球外侧部新纹状体新纹状体至脊髓/脑干(三)神经回路中的递质关系(3)(3)黑质多巴胺能投射(易化作用)(2)(2)间接通路(抑制作用)(1)(1)直接通路（易化作用）(Direct pathway)(Indirect pathway)(Dopaminergic projection pathway)皮 质 纹状体脑干、脊髓苍白球内侧部丘脑GluGABA/SP_GABA+_+_易化运动_直截了当通路对运动环路的易化作用+Glu 皮 质丘脑底核脑干、脊髓苍
22、白球内侧部丘脑GluGABA/ENKGlu+_GABAGABA间接通路对运动环路的抑制作用+_苍白球外侧部_+_+抑制运动 纹状体 皮 质纹状体黑 质致密部苍白球外侧部丘脑底核脑干、脊髓苍白球内侧部丘脑间接通路直截了当通路GluGABA/ENKGluGABA/SPDA+_GABAGABAD1+D2_+易化运动黑质多巴胺投射的总效应为减少基底神经节对丘脑的抑制,促进丘脑皮质投射神经元的活动,易化运动。在人类主要与随意运动的稳定、肌紧张的控制、本体感受传入信息的处理有关,对躯体运动有重要调节作用。当肢体进行随意运动时神经元放电明显改变 刺激运动区+刺激尾核或苍白球运动反应被迅速抑制 与皮层小脑神经元相似,神经元放电常发生在运动起始前基底神经节的功能感谢您的聆听！
