какая часть головного мозга обеспечивает координацию движений

Какая часть головного мозга обеспечивает координацию движений

Интеграция разных отделов общей системы регуляции движений. Теперь попробуем объединить, насколько это возможно, все, что мы знаем об общем контроле движений. Для этого сначала проведем краткий обзор разных уровней регуляции.

а) Уровень спинного мозга. В спинном мозге заложены программы локальных движений для всех мышечных областей тела, например рефлексы отдергивания, помогающие убрать любую часть тела от источника боли. На уровне спинного мозга осуществляются также сложные ритмические движения, например движения конечностей вперед-назад, характерные для ходьбы с одновременными реципрокными движениями на противоположной стороне тела или реципрокными отношениями между задними и передними конечностями у четвероногих животных.

Все эти программы спинного мозга могут приводиться в действие вышерасположенными уровнями регуляции двигательной активности или затормаживаться, когда высшие уровни принимают контроль на себя.

Участие коры больших полушарий и мозжечка, особенно его промежуточной зоны, в регуляции произвольных движений

б) Уровень ромбовидного мозга. Ромбовидный мозг обеспечивает две важные функции в общей регуляции двигательной активности организма:

(1) поддержание тонуса осевых мышц тела для обеспечения стояния;

(2) постоянное изменение степени тонического напряжения различных мышц в ответ на информацию от вестибулярного аппарата для поддержания равновесия тела.

в) Уровень двигательной коры. Двигательная система коры обеспечивает большинство сигналов, идущих к спинному мозгу и активирующих двигательную активность. Она функционирует отчасти путем подачи последовательных и параллельных команд, которые приводят в действие различные двигательные программы спинного мозга. Двигательная кора может также изменить интенсивность различных программ или модифицировать их временные и другие характеристики. При необходимости кортикоспинальная система может действовать в обход спинальных программ, заменяя их двигательными актами более высоких уровней из мозгового ствола или коры большого мозга. Корковые программы обычно сложные; кроме того, им можно обучиться, тогда как программы спинного мозга — главным образом врожденные и, как говорят, «жестко закрепленные».

1. Сопряженные функции мозжечка. Мозжечок функционирует вместе со всеми уровнями двигательного контроля. Он тесно связан со спинным мозгом, особенно для усиления рефлекса на растяжение, поэтому когда сокращающаяся мышца сталкивается с неожиданно тяжелой нагрузкой, длительный сигнал рефлекса на растяжение, передаваемый в мозжечок и обратно к спинному мозгу, значительно усиливает эффект сопротивления нагрузке основного рефлекса на растяжение.

На уровне ствола мозга функция мозжечка обеспечивает плавность и непрерывность постуральных движений тела (без патологических колебаний), особенно быстрых движений, необходимых для поддержания равновесия.

На уровне коры большого мозга мозжечок действует в связи с корой, обеспечивая много вспомогательных двигательных функций, особенно придавая дополнительную двигательную силу для быстрого включения мышечного сокращения в начале движения. Ближе к окончанию каждого движения мозжечок включает мышцы-антагонисты в точно определенный момент и с соответствующей силой, чтобы остановить движение в запланированной точке. Более того, есть достоверные физиологические данные о том, что все аспекты этого функционирования мозжечка по принципу включение-выключение могут совершенствоваться в процессе жизненного опыта.

Мозжечок функционирует совместно с корой больших полушарий еще на одном уровне моторного контроля: он помогает программировать заранее мышечные сокращения, которые требуются для плавного перехода от текущего быстрого движения в одном направлении к следующему быстрому движению в другом направлении, причем все это осуществляется в течение доли секунды. Нервный контур для этого проходит от коры большого мозга к большим латеральным зонам полушарий мозжечка и затем назад — к коре большого мозга.

Мозжечок функционирует, когда мышечные движения должны осуществляться быстро. Без мозжечка медленные и сознательные движения могут еще происходить, но кортикоспинальной системе трудно доводить до конца быстрые, меняющиеся движения, предназначенные для достижения особой цели, или гладко переходить от одного быстрого движения к следующему.

Связь контура базальных ганглиев с кортикоспиномозжечковой системой для регуляции двигательной активности Контур скорлупы системы базальных ганглиев для подсознательного выполнения программ приобретенных движений

2. Сопряженные функции базальных ганглиев. Базальные ганглии участвуют в регуляции движений совершенно иным путем, чем мозжечок. Их наиболее важными функциями являются: (1) помощь коре в выполнении подсознательных, но приобретенных двигательных программу (2) содействие планированию множественных параллельных и последовательных программ движения, которые разум должен собрать вместе для достижения намеченной цели.

К двигательным программам, требующим участия базальных ганглиев, относят, например, программы для написания различных букв, бросания мяча и печатания на пишущей машинке. Базальные ганглии также нужны для модификации этих программ, чтобы писать буквы мелко или очень крупно, т.е. регулировать амплитуду движений при выполнении двигательной программы.

Контур хвостатого ядра системы базальных ганглиев для когнитивного планирования последовательных и параллельных двигательных программ для достижения специфических осознанных целей

г) Что побуждает нас действовать? Что заставляет нас переходить от состояния покоя к активным действиям? Мы только начинаем изучать мотивационные системы мозга. По существу, мозг имеет более старое ядро, расположенное ниже, впереди и латеральнее таламуса, включающее гипоталамус, миндалевидное тело, гиппокамп, область перегородки впереди гипоталамуса и таламуса и даже старые регионы самого таламуса и коры большого мозга. Действуя совместно, эти отделы инициируют большинство моторных и других функциональных активностей мозга. Совокупность этих структур называют лимбической системой мозга. Мы подробно обсудим эту систему в отдельной статье на сайте (просим вас пользоваться формой поиска выше).

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

— Вернуться в оглавление раздела «Физиология человека.»

Источник

Физиологические основы поддержания равновесия

Причиной головокружения в большинстве случаев служит нарушение согласованной деятельности различных сенсорных систем – вестибулярной, зрительной, проприоцептивной (информация о положении тела в пространстве, получаемая от рецепторов, расположенных главным образом в мышцах и сухожилиях). Кроме того, важной, а иногда и доминирующей причиной возникновения головокружения является дисфункция центральных структур, участвующих в поддержании равновесия тела, главным образом, ядер мозжечка.

Вестибулярная система

Вестибулярная система состоит из:

Правильная работа вестибулярной системы позволяет человеку четко ориентироваться в трехмерном пространстве, а именно:

Лабиринт располагается в каменистой части височной кости и включает:

Строение лабиринта

В каждой камере отолитового аппарата и в каждом полукружном канале имеется скопление рецепторных клеток – макула, которая покрыта желатинообразной массой – купулой. В отолитовом аппарате купула покрывает волосковые клетки наподобие подушки и содержит отложения кристаллов кальцита (отолиты), которые придают купуле дополнительный вес.

Отолитовый аппарат

В полукружных каналах желатинообразная масса не содержит отолитов и полностью перекрывает просвет канала.

Рецепторы вестибулярной системы представлены волосковыми клетками, которые несут на апикальной поверхности от 60 до 80 тонких выростов цитоплазмы (стереоцилий) и одну ресничку (киноцилию).

Восприятие положения тела относительно силы гравитации

При вертикальном положении головы макула утрикулуса располагается горизонтально. Когда голова наклоняется в сторону, утяжеленная отолитами желатинообразная мембрана под действием силы тяжести соскальзывает в сторону наклона. Это скольжение приводит к изгибанию стереоцилей волосковых клеток. Наклон стереоцилей сопровождается (в зависимости от направления) повышением или снижением частоты нервных импульсов в чувствительных нейронах вестибулярного ганглия. Макула саккулуса располагается вертикально и действует таким же образом.

Восприятие положения тела относительно силы гравитации

Восприятие линейных ускорений

При резком линейном ускорении тела купула саккулуса или утрикулуса за счет сил инерции смещается в направлении, противоположном направлению движения, что также приводит к изменению электрической активности рецепторов.

Восприятие углового ускорения

Три полукружных канала расположены в трех разных плоскостях. Каждый из трех каналов действует как замкнутая трубка, заполненная лимфой. В расширенной части канала его внутренняя стенка выстлана волосковыми клетками, а расположенная над ними купула полностью перекрывает просвет канала. При повороте головы полукружные каналы поворачиваются вместе с ней, а эндолимфа в силу своей инерции в первый момент остается на месте. В результате этого возникает разность давлений по обе сторону купулы, и она прогибается в направлении, противоположном движению. Это вызывает деформацию стереоцилий и последующее изменение активности нейронов.

Восприятие углового ускорения

При вращении головы только в горизонтальной, сагитальной или фронтальной плоскости активируются рецепторы одного из соответствующих каналов. При сложном вращении головы активируются рецепторы всех трех каналов. Информация от них поступает в головной мозг и на основе ее конвергенции и анализа модулируется истинная картина перемещения головы.

Центральный отдел вестибулярной системы

Аксоны чувствительных нейронов, тела которых располагаются в вестибулярном ганглии, следуют в продолговатый мозг и оканчиваются в четырех парных вестибулярных ядрах. Приходящие в эти ядра импульсы от рецепторов дают точную информацию о положении в пространстве исключительно головы (но не всего тела!), поскольку она может быть наклонена или повернута относительно туловища. Для восприятия положения тела в пространстве необходим также учет угла наклона и поворота головы относительно туловища, поэтому вестибулярные ядра получают дополнительные стимулы от проприорецепторов мышц шеи.

Ядра вестибулярного нерва и их связи

Далее от вестибулярных ядер афферентная импульсация направляется к нейронам специфических ядер таламуса, а отростки последних достигают постцентральной извилины коры больших полушарий головного мозга

Проприоцептивная система

Благодаря проприоцепции, мы ощущаем положение конечностей, движение и степень мышечного напряжения в них. Это дает человеку чувство “опоры”, т.е. осознание, что стопы опираются на какую-либо поверхность, удерживая вес тела. Рецепторный аппарат проприоцептивной чувствительности, расположен в мышцах, сухожилиях, фасциях, капсулах суставов, а также в коже.

Необходимо отметить, что важную роль в поддержании равновесия тела играют рецепторы глубокой чувствительности, расположенные не только в конечностях, но и в структурах шеи, главным образом, в глубоких мышцах. Информация, получаемая головным мозгом от этих рецепторов, необходима для пространственной ориентации человека, поддержании его позы, а также координинации движения головы и туловища.

Зрительная система

Эффективное поддержание равновесия требует четкого контроля со стороны зрительной системы (в соответствие с принципом обратной связи). При этом контроль над движениями мышц глазного яблока является чрезвычайно сложным процессом. Существует 3 основных системы контроля взора:

В пределах головного мозга эти системы контролируются определенными анатомическими зонами, которые являются в значительной степени изолированными, и обеспечивают две главные функции:

Система саккадических движений глазных яблок

Когда объект интереса появляется в периферии визуальной области, происходит быстрый поворот глазных яблок в его сторону, так, что изображение объекта проецируется на сетчатку в области желтого пятна. Тот же самый двигательный ответ глазных яблок может быть вызван внезапным звуком или болезненным стимулом. Такое быстрое движение глаз называется саккадическим, от французского слова, означающего резкое движение парусника при ветре или дергание головы лошади от потягивания узды. В целом, система саккадических движений глазных яблок обеспечивает обнаружение зрительной цели и выведение ее на наиболее чувствительную часть сетчатой оболочки. Саккады возникают, например, в процессе чтения, при этом глаза человека обычно совершают несколько саккадических движений на каждой строке. Кроме того, они появляются, когда человек рассматривает какой-либо объект (картину, скульптуру и пр.), но в этом случае саккады совершаются в разных направлениях (вверх, вниз, в стороны и под углом) последовательно от одной точки объекта к другой.

Классическое изображение, описывающее саккадические движение глазных яблок
при рассматривании объекта

Система плавных (следящих) движений глазных яблок

Когда объект рассматривания перемещается, саккадическая система может первоначально зафиксировать его, но скоро теряет, поскольку изображение ускользает из области желтого пятна (сетчатое скольжение). Плавные (следящие) движения глаз необходимы для длительной фиксации движущегося объекта и слежения за ним. После того как визуальная цель выбрана, система работает вне волевого контроля.

Схематическое изображение функционирования системы
плавных (следящих) движений глаз

Вестибуло-окулярная система

В то время как система следящих движений глазных яблок фиксирует изображение перемещающегося объекта рассматривания на желтом пятне, существует другая система, которая позволяет стабилизировать изображение неподвижного объекта рассматривания на сетчатке во время движения головы. Это основная функция вестибуло-окулярной системы. Благодаря ее наличию у человека во время движения на транспорте по неровной дороге или ходьбе не возникает проблем с четким рассматриванием отдаленного объекта. В том случае, когда по какой-либо причине вестибуло-окулярная система не работает возникает феномен, называющийся “осциллопсия” – “дергание” визуальной картинки при движении.

Мозжечок

Основная функция мозжечка заключается в получении информации о положении тела в пространстве от всех органов чувств и регуляции на ее основе мышечного тонуса и движений для поддержания равновесия и выполнения точных действий.

Для больных с повреждением мозжечка характерна астазия-абазия – нарушение способности к сохранению равновесия тела при стоянии и ходьбе. Больные ходят, широко расставив ноги – так называемая туловищная атаксия (“пьяная походка”).

Ходьба на пятках и носках невозможна. Атаксия в данном случае развивается вследствие неспособности головного мозга координировать деятельность мышц в процессе преодоления силы тяжести. Также выявляются глазодвигательные расстройства. Они проявляются нарушением фиксации взора на неподвижных или двигающихся объектах, в результате чего возникают рывковые движения глаз при слежении. Также характерен вертикальный нистагм, бьющий вверх или вниз.

Вертикальный нистагм при повреждении мозжечка.

Источник

Какая часть головного мозга обеспечивает координацию движений

199155, Санкт-Петербург,
ул. Одоевского, д.28

Нарушение координации произвольных движений называется атаксия (от греческого taxis – порядок, a – отрицательная частица). Другими словами, атаксия – это отсутствие порядка в движениях, проявляющееся нарушением точности, плавности, соразмерности, ритмичности, скорости и амплитуды движений. Атаксия возникает при несогласованном действии мышц агонистов, антагонистов, синергистов.

Любое, даже очень простое действие осуществляется за счёт того, что последовательно включаются и расслабляются различные мышцы. Сбой влечёт за собой раскоординированность действий.

Координация произвольных движений и функция равновесия обеспечивается слаженной работой различных структур нервной системы: мозжечка, проводящих путей, вестибулярного анализатора, коры головного мозга, рецепторов глубокой чувствительности.

Мозжечковая атаксия бывает двух видов: статико-локомоторная (расстройство стояния и ходьбы) и динамическая (нарушение координированных движений конечностей).

Возникает при следующих заболеваниях:

Из всех видов атаксии вестибулярная наиболее тяжело переносится пациентами. Чаще всего повреждение возникает с одной стороны.

Причины возникновения вестибулярной атаксии:

Ещё одно состояние, при котором развиваются вестибулярные приступы – это доброкачественное пароксизмальное позиционное головокружение. Эпизод вертиго возникает в положении лёжа при повороте с боку на бок, или при наклоне головы вперёд (например, при обувании). Приступы кратковременные, длятся несколько секунд, иногда минуты. Чаще всего болеют люди пожилого возраста, т.к. у них развивается склероз отолитового аппарата лабиринта внутреннего уха, осколки отолитов (кристаллики) отрываются и при изменении положения головы перемещаются, раздражая рецепторы и вызывая приступ головокружения.

Повышенная возбудимость вестибулярного анализатора бывает и у здоровых людей. Наиболее часто это проявляется укачиванием. Укачивание (морская болезнь) – это ощущение тошноты, головокружения, бледность лица, головная боль, помрачение или потеря сознания при монотонных колебаниях (поездки в автомобиле, самолёте, морские путешествия, отсюда и название – морская болезнь). Укачиванием в разной степени страдают 30% людей, чаще женщины и дети. Причиной укачивания является плохая тренированность вестибулярного аппарата. Провоцирующие факторы: повышенная или пониженная температура, духота, резкие запахи (например, когда накурено), утомление, невысыпание, стрессы (в т.ч. страх полётов), алкоголь, беременность.

Об укачивании было известно ещё в древности. Гиппократ и Гален выделили это состояние в особую нозологическую единицу. Однако изучаться эта проблема стала в связи с развитием авиации. В большинстве случаев лётчики, которые в начале болели воздушной болезнью, с годами излечивались от неё благодаря постоянной тренировке вестибулярного аппарата. Наряду с пассивной тренировкой (вращением и качанием на качелях), применялись упражнения, воздействующие на полукружные каналы (все виды вращений) и на отолитовый аппарат (все упражнения с прямолинейным движением, ускорениями и замедлениями, прыжки, бег и др.), а также упражнения на ориентирование в пространстве, равновесие и координацию. Функциональная устойчивость вестибулярного анализатора приобреталась особенно быстро при активном методе тренировки, т.е. при занятии различными видами спорта.

Профилактикой развития вестибулярных нарушений является своевременное и правильное лечение простудных заболеваний, в первую очередь отитов. Если вестибулярные нарушения развиваются вследствие опухоли, требуется консультация нейрохирурга о возможности оперативного лечения.

В нашей клинике пациентам с вестибулярными нарушениями мы проводим тренировки вестибулярного аппарата, в том числе, стабилометрию с БОС, лечебную физкультуру с применением неустойчивых платформ разной степени сложности, транслинвгальную нейростимуляцию (ТЛНС), подбираем медикаментозное лечение.

Источник

Повреждение мозжечка, что такое мозжечок и как работает реабилитация при повреждении мозжечка?

Повреждение мозжечка встречается редко, но его последствия могут быть довольно серьезными. Чтобы помочь пациенту справиться с этим типом повреждения мозга, мы написали эту статью.

Что такое мозжечок?

Мозжечок (лат. «Маленький мозг») расположен в основании мозга, сразу за стволом мозга.

Однако, если эта область повреждена, то этот процесс нарушается, что затрудняет координацию мышц, или делает ее невозможной.

Помимо движения мышц, новые открытия показывают, что мозжечок имеет решающее значение для нескольких других функций, в том числе: Познание, изучение языка, баланс и равновесие, движение глаз, рефлексы. Это означает, что повреждение мозжечка может повлиять на все эти функции и многие другие.

Причины поражения мозжечка.

Многие люди с повреждением мозжечка ходят широкой шатающейся походкой. Это происходит потому, что повреждение мозжечка часто влияет на способность координировать движения мышц.

Как обсуждалось выше, мозжечок посылает тормозящие или возбуждающие сигналы различным группам мышц, чтобы вызвать движение.

Например, чтобы взять вилку, трицепс должен активироваться, чтобы вытянуть руку, а это значит, что ваша двуглавая мышца не может работать, пока это происходит. В противном случае ваш локоть согнется не в то время и вилка может упасть. Таким образом, мозжечок посылает тормозящие сигналы вашему бицепсу, позволяя трицепсу легко разгибать вашу руку.

Однако, когда мозжечок получает повреждение, изменяется время передачи сообщений от мозжечка к мышцам. Это может значительно усложнить все, от ходьбы до использования вилки. Это нарушение координации известно как апраксия.

Апраксия также может влиять на мышцы лица и даже язык, что может вызвать невнятную речь и глотание.

Проблемы с балансом

Повреждение мозжечка головного мозга также может привести к серьезным проблемам с балансом. Поскольку равновесие зависит от координации нескольких мышц одновременно, отсутствие координации может повлиять на равновесие человека при ходьбе, подъеме по лестнице или выходе из машины.

У вас могут быть проблемы с удержанием вертикального положения, когда вы сидите или стоите. Вы также можете почувствовать сильное головокружение.

Это может затруднить, а иногда и сделать невозможным определение направления движения объекта.

К сожалению, способов лечения этой проблемы не так уж и много. Иногда, когда мозжечок заживает, он уходит сам по себе.

В противном случае вам нужно будет изучить некоторые методы компенсации. Эрготерапевт может показать вам несколько полезных методов, которые позволят вам безопасно перемещаться по окружающей среде.

Проблемы с движением глаз (нистагм).

Отличительной особенностью поражения мозжечка головным мозгом являются проблемы с движением глаз. Из-за этого побочного эффекта глаз обычно совершает быстрые неконтролируемые движения, из-за чего ваше поле зрения может казаться рассеянным.

Это состояние известно как нистагм, и возникает из-за того, что мозг больше не может координировать движения глаз.

Характеристики нистагма в основном включают быстрые неконтролируемые движения глаз. Однако направление движения глаз у каждого человека может немного отличаться. Фактически, есть три основных типа движений, которые может испытывать человек с нистагмом после травмы головы:

Эти движения могут происходить в одном или обоих глазах.

Нистагм также может вызвать плохое зрение и сильное головокружение, хотя для большинства людей зрение не сильно страдает.

В прошлом многие ученые считали, что мозжечок не играет роли в высшем когнитивном мышлении.

Некоторые из областей, на которые влияет повреждение мозга мозжечка, включают:

Способность организовывать, планировать и инициировать действия (также называемая исполнительной дисфункцией )

Сочетание логопедических упражнений может помочь вам улучшить когнитивные функции.

Лечение последствий повреждения мозжечка.

Большинство последствий повреждения мозжечка головного мозга является результатом плохой связи между мозгом и мышцами. Из-за нанесенного повреждения сигналы, которые мозг посылает для координации движений, не достигают нужных мышц.

Когда вы выполняете задание, даже если вы не можете выполнить его идеально, ваш мозг в ответ формирует новые нейронные пути. После достаточного количества времени и практики новые пути становятся сильнее, и связь с вашими мышцами может частично восстановиться. Это позволяет вам снова координировать движение.

Удивительный случай доказывающий теорию нейропластичности

24-летняя женщина из провинции Шаньдун (Китай) обратилась с жалобами на головокружение и тошноту и была госпитализирована в больницу, где рассказала врачам, что всю жизнь боролась с равновесием. Когда врачи провели сканирование мозга, они сразу же заметили проблему: у женщины отсутствовал мозжечок.

Случай женщины представляет собой увлекательный пример нейропластичности, процесса, с помощью которого одна или несколько областей мозга адаптируются, чтобы компенсировать повреждение другой области мозга или потерю некоторых функций организма. К примеру если в силу каких либо причин повредился зрительный нерв, и нейроны, отвечающие за зрение, будут поглощены нейронами, связанными с другими когнитивными функциями. Это одна из причин, по которой слепые люди обладают отличной остротой звука.

А вот один случай из нашей практики.

В видео фрагменты занятий пациента после инсульта. Он начал выполнять упражнения для координации после трех лет с момента инсульта. В видео он сидит на балансировочной подушке. Его задача, попытаться удержать равновесие и выполнить определённые действия. В июле он, с трудом удерживает равновесие с открытыми глазами, с закрытыми падает. Не может повернуть голову в сторону, вытянуть руки. В сентябре, положительные изменения: нейропластичность в действии. Он может передавать предметы за спиной и шеей, поднимать и разводить руки в стороны, поворачивать голову и все это с закрытыми глазами. Соответственно объективные улучшения. Пациент стал уверенее проходить большие расстояния, если раньше его пугали скопления людей, и он мог упасть или что-то задеть, то сейчас этих проблем нет.

Заключение

Повреждение мозжечка может вызвать серьезные проблемы с координацией мышц. К счастью, выздоровление возможно.

Ключ к исцелению после любого повреждения головного мозга- задействовать нейропластичность вашего мозга. Если вы хотите добиться прогресса, вам нужно поддерживать свое тело и ум активными.

Если вы обязуетесь выполнять лечебные упражнения каждый день, вы должны начать замечать некоторые улучшения в вашем балансе, координации и когнитивных навыках, в зависимости от того, насколько серьезным было ваше повреждение.

Источник