Фізіологія руху - студопедія
Здатність переміщатися в просторі становить унікальну властивість тваринного світу. У людини кожен рух поєднує одночасно усвідомлений і неусвідомлений контроль м'язової активності.
Крім очевидних функцій переміщення тіла в просторі і маніпуляції зовнішніми об'єктами, рухова система бере участь у виконанні менш кидаються в очі, але вельми значущих завдань: формування пози і її утримання, а також забезпечення спрямованості тіла в сторону стимуляції для підвищення ефективності сприйняття.
Ускладнення рухової активності в процесі еволюційного розвитку привело до формування ієрархічної (поверховій) структури програмування і корекції рухів, при цьому примітивні структури керування не втрачалися, а включалися в більш складні таким чином, що у людини виникла багаторівнева система управління поведінкою.
Кожен новий морфологічний поверх мозку, кожен черговий функціональний рівень приносить з собою нові повноцінні руху. Наші кінцівки і тіло - це кінематичні ланцюги. Кінематична ланцюг називається керованою, якщо можна призначити бажану для нас траєкторію руху. Для цього необхідно пов'язувати надлишкові ступеня свободи. Рухова функція людини досягла найвищого розвитку в зв'язку з прямоходінням і трудовою діяльністю. Тому опорно-руховий апарат людини характеризується наявністю великої кількості ступенів свободи. Це відбувається внаслідок двох-і тривісні багатьох суглобів. З одного боку, скелет забезпечує більшу свободу рухів, але з іншого боку - сильно ускладнює управління такою складною системою.
Зв'язок надлишкових ступенів свободи здійснюється ЦНС, а саме, відбувається координація руху - подолання надлишкових ступенів свободи.
Одне з рішень, до якого вдається організм, - організація синергій, тобто співдружніх рухів окремих груп м'язів.
При здійсненні рухів, особливо довільних, необхідна сенсорна корекція. Непорядки в сенсорної корекції призводять до розладів координації, порушення порядку окремих рухів.
На нижньому рівні побудови рухів розташовуються прості рефлекторні рухи (відповідна реакція на сенсорне вплив). За них відповідають структури спинного мозку і мозкового стовбура.
Наступний рівень - рівень синергій. Цей рівень організації рухів включає мозочок і ядра великих півкуль головного мозку (смугасті тіла). Для рівня синергій характерне пристосування різноманітних рефлекторних рухів до виконання узгодженої роботи. Синергії забезпечують правильні чергування скорочення м'язів, наприклад, при ходьбі або бігу. Система координат цього рівня прив'язана не до оточуючого простору, а до власного тіла.
Ще більш високий рівень - рівень синтетичного сенсорного поля. Це рівень забезпечує пристосовність рухів до зовнішнього світу. Рухи набувають цільовий характер. Причому тут виділяють два підрівні - перший підрівень, для нього характерно просторове рух, а другий підрівень - найвищий - рівень праксису (цілеспрямованих дій). Структури, що відповідають за праксис, займають (фронтальні) лобові області кори великих півкуль. Цей рівень тільки розвинений у людини. Саме в ньому будуються мовні та графічні координації. Порушення цього рівня побудови руху позначають як апраксія. У цих випадках страждає не координація рухів, а його реалізація. Хворому недоступно виконання цілеспрямованих дій, "у нього не слухаються власні руки". Такий хворий все усвідомлює, але не здатний виконати навіть досить прості інструкції.
Рефлекторний рівень організації рухів.
Чим вище на еволюційних сходах стоїть організм, тим більше відбувається передача тих чи інших процесів під корковий контроль.
Спинний мозок має певною автономією, оскільки окремі стимули викликають відповіді, опосередковані зв'язками тільки на рівні спинного мозку. Такі зв'язки називаються спінальних рефлексами. Рефлекс здійснюється через рефлекторну дугу (ланцюжок нейронів) - у відповідь на стимуляцію порушуються аферентні волокна від шкіри, далі це збудження через задні корінці спинного мозку досягає відповідних мотонейронів в передніх рогах спинного мозку і по їх аксонах рухова команда досягає відповідних м'язів.
Найпростішими рефлексами, які можна спостерігати, є згинальний і розгинальний. Такі рефлекси мають дуже короткі латентні періоди, які свідчать про те, що вони не вимагають втручання півкуль головного мозку і обмежуються спінальних рівнем.
Велика частина рефлексів має контроль руху на більш високому рівні управління. Практично всі дії людини відбуваються під керівництвом вищих коркових областей. Вони освоюються людиною протягом його життя і закріплюються шляхом тренування. До них відносяться багато стереотипні процеси - ходьба, біг, лист, гра на музичних інструментах, професійні навички, водіння автомобіля і т.д.
Первинна моторна кора знаходиться в прецентральной звивині (поле 4). У цій області кори знаходяться гігантські пірамідні клітини Беца, довгі відростки яких в складі пірамідного тракту досягають нейронів спинного мозку. Роздратування певних точок моторної кори приводить до виникнення того чи іншого руху в м'язах обличчя, пальців рук, спини і тулуба.
Наперед від моторної кори знаходиться премоторная кора (поля 6, 8). Її функція пов'язана з плануванням складних рухів. Самі плани реалізуються за участю моторної кори, яка безпосередньо управляє певними рухами. Премоторная кора в свою чергу отримує входи від інших асоціативних областей, що дозволяє створювати найбільш адекватні плани рухів. Вона отримує сигнали від вестибулярного апарату про положення тіла, від слухових, тактильних і зорових рецепторів - про ситуацію, про простір, в якому здійснюється рух. Все це створює умови для максимально точного планування рухових реакцій.
Нейрони первинної моторної кори впливають на рухову активність за допомогою чотирьох нервових шляхів:
1) кортикоспінального - він контролює моторні нейрони передніх рогів спинного мозку, що керують рухом м'язів пальців, передпліччя, плеча;
2) кортікобульбарних - волокна цього шляху закінчуються на рівні довгастого мозку на моторних ядрах V - трійчастого, VII - лицьового, X - блукаючого, XII - язикоглоткового черепно-мозкових нервів; отже, складові його аксони контролюють рухи м'язів обличчя і мови;
3) вентромедіального - відповідає за рухи тіла і м'язів кінцівок;
4) руброспінальний - відповідають за управління верхніх і нижніх кінцівок.
Важливим компонентом моторної системи є базальні ганглії (хвостате ядро, шкаралупа, блідий кулю). Вони мають входи з кори головного мозку і мозочка і взаємодіють з ядрами таламуса, ядрами середнього мозку - «червоним ядром» і «чорної субстанцією», ретикулярною формацією.
Дегенерація волокон з ядер середнього мозку призводить до хвороби Паркінсона (хворому стає важко припинити один рух і почати інше, відсутній плавність руху, виникає тремор).
Важливу роль в моторному системі грає мозочок. Пошкодження мозочка призводить до проблеми збереження однієї пози і вертикального положення, ригідності м'язів, розладу цілісності послідовних рухів і багато іншого.
Не менш важливу роль в управлінні рухом відіграє ретикулярна формація, особливо в рухах голови, очей. Ретикулярна формація має локомоторним зони, руйнування яких призводить до виникнення крокових рухів.
Пошкодження лобової і тім'яної кори приводить до порушень в управлінні рухом у вигляді нездатності виконувати завчені колись руху по словесної команді. Хворий використовує невірну послідовність рухів, або виконує невірні дії. Це свідчить про те, що існують певні програми рухів, виконання яких контролюється багатьма корковими структурами і, в тому числі, лобової і тім'яної областями кори великих півкуль.
Таким чином, між моторної корою і руховим апаратом існує кільцеве взаємодія: кора посилає еферентні імпульси, що викликають рух, і отримує аферентні імпульси, що повідомляють про довільному русі і зміні стану організму. Завдяки цьому забезпечується можливість точного пристосування будь-якого руху до мінливих умов його здійснення, що досягається за допомогою тренування. Багаторазове повторення рухів призводить до їх автоматизації, вони стають більш точними і швидкими. На фізіологічному рівні між нейронами фіксуються зв'язку, які закріплюються в пам'яті і можуть виходити з неї в міру необхідності.