Fizjologiczne podstawy ruchów dowolnych

Jakub SzewczykInstytut Psychologii UJ

Obwody rdzenia kręgowego i pnia mózgu

organizacja systemu ruchowego

SYSTEMY ZSTĘPUJĄCEGórne neurony motoryczne

Kora motoryczna(planowanie, inicjacja i kierowanie ruchami dowolnymi)

Ośrodki pnia mózgu(podstawowe ruchy i kontrola postawy ciała)

JĄDRA PODSTAWY

MÓŻDŻEK

Lokalne obwody neuronówniskopoziomowa integracja motoryczna

Motoneuronyniskopoziomowe neurony ruchowe

Wejście sensoryczne Mięśnie szkieletowe

organizacja systemu ruchowego

organizacja rdzenia

• jednostka motoryczna

• organizacja somatotopowardzenia kręgowego

stopniowanie siły mięśni

• 3 typy jednostek motorycznych– wolne (S)– szybko męczliwe (FF)– szybkie, wytrzymałe (FR)

stopniowanie siły mięśni

• rekrutacja kolejnych grup jednostek motorycznych

stopniowanie siły mięśni

• kodowanie siły częstotliwością wyładowań

organizacja połączeń z rdzeniem

• różne schematy połączeń wewnątrz-rdzeniowych dlamotoneuronów mięśni osiowychi lateralnych

wejścia do rdzenia – pień mózgu

wzgórki czworacze górne

• połączenia do przyśrodkowych motoneuronów szyjnych (unerwienie szyi)

• odpowiedzialne za orientacyjne ruchy głowy

wejścia do rdzenia – pień mózgu

jądro czerwienne

• połączenia do motoneuronów na wysokości szyi

• aksony włączają się w drogę korowo-rdzeniową

• unerwiają motoneurony boczne, kontrolujące przyśrodkowe mięśnie ramion

• funkcje przejęte raczej przez korę

wejścia do rdzenia – pień mózgu

jądro przedsionkowe

• dostaje informacje z VIII nerwu czaszkowego – narząd równowagi w uchu środkowym

• wyprowadza połączenia do środkowych motoneuronów, przyśrodkowych mięśni kończyn

• a także do jąder czaszkowych III, IV, VI –kontrola fiksacji wzroku

• rola w utrzymywaniu równowagi

wejścia do rdzenia – pień mózgu

twór siatkowaty

• część tworu siatkowatego projektuje do rdzenia,

• kontrola ruchów posturalnych• kompensacja ruchów wolicjonalnych• przykłady eksperyment na kotach i na

rezusach

drogi korowe

przebieg drogi korowo-rdzeniowej– torebka wewnętrzna– droga korowo-rdzeniowa i korowo-

opuszkowa– konary– kolaterale to jądra czerwiennego i tworu

siatkowatego;– w moście rozproszone– skrzyżowanie piramid i piramidy– boczna i brzuszna droga rdzeniowa

funkcjonalna organizacja kory ruchowej

• obserwacje Jacksona o padaczkach• badania Penfielda i Sherringtona

Homunkulus ruchowy

Eksperymenty nad mikrostymulacją

• Organizacja kory ruchowej– Neurony odpowiedzialne za mięśnie czy ruchy?

• Reprezentacje odrębnych ruchów nachodzą na siebie

• Korelacja z siłą ruchu• Ale też z kierunkiem

Organizacja kory ruchowej

• Badania Georgeopoulusa

Rejestracja aktywności neuronów u aktywnych zwierząt

• Badania Evartsa– Potwierdzenie wcześniejszych badań– Zmiana aktywności neuronów na jakiś czas przed

zmianą ruchu

kora premotoryczna

• ponad 30% aksonów w drogach korowo-rdzeniowych i opuszkowych

• podział– SMA– przedruchowa

SMA

• Reakcje zsynchronizowane z wystąpieniem ruchów,

• Pojawia się przy ruchach bardziej skomplikowanych,

• Ważne przy warunkowaniu ruchowym – neurony „odpalają” już przy bodźcu warunkowym,

• Reprezentacja intencji i selekcji bodźca,• Koordynacja ruchów obustronnych.

Kora przedruchowa

• Inicjowanie ruchów na podstawie wewnętrznych bodźców,

• Udział w planowaniu ruchu,• Dobór strategii ruchu, sekwencji rozkazów

ruchowych.

syndromy górnego / dolnego neuronu

• Syndrom górnego neuronu:– Słabość,– Spastyczność,– Zwiększony tonus mięsni,– Hiperaktywność odruchów,– Odruch Babińskiego,– Utrata ruchów precyzyjnych.

syndromy górnego / dolnego neuronu

• Syndrom dolnego neuronu:– Słabość lub paraliż,– Osłabienie odruchów,– Odruchy hipoaktywne,– Obniżony tonus mięśni,– Atrofia mięśni.

co to są ruchy dowolne

RUCHY DOWOLNE• wykonywane w sposób zamierzony, zaplanowany i

celowy• mogą zostać zapoczątkowane przez bodziec czuciowy,

emocjonalny lub poznawczy (wolicjonalny?)• przebieg sekwencji ruchu może być dowolnie

modyfikowany• to samo zadanie ruchowe może być wykonane różnymi

sposobami• są wyuczone, mogą być trenowane• przebiegają przy udziale świadomości, ograniczanym w

miarę automatyzacji ruchu• sterowane głównie przez ośrodki korowe, przy

współudziale móżdżku i jąder podstawy

badania Libeta

• zadanie: badani patrząc na zegarek mieli w dowolnie wybranym momencie zgiąć nadgarstek, po czym określić moment odczucia woli wykonania ruchu (W - awarenessof intention)

• dokładny moment rozpoczęcia ruchu kończyny określano za pomocą pomiaru elektrycznej aktywności mięśni

• pomiar EEG: aktywność kory motorycznej – ok. 1 s. przed wykonaniem ruchu można zaobserwować początek narastania pobudzenia, tzw. potencjał gotowości (RP – readiness potential)

Badania Libeta

PYTANIE: W poprzedza RP czy RP poprzedza W ?

WYNIKI: początek narastania RP – 1000 – 500 ms przed rozpoczęciem ruchu

średni czas W – 206 ms przed rozpoczęciem ruchu