運動中的中樞控制歡迎來到運動技能學習與控制課程的第五章。本章我們將深入探討中樞神經(jīng)系統(tǒng)如何控制和協(xié)調(diào)我們的運動。我們將從大腦結(jié)構(gòu)開始，逐步了解各個區(qū)域在運動控制中的作用。讓我們開始這段激動人心的神經(jīng)科學之旅吧！作者：中樞神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能1大腦思維、意識和高級認知功能的中心2腦干連接大腦和脊髓，控制基本生命功能3小腦協(xié)調(diào)運動、平衡和姿勢控制4脊髓傳導神經(jīng)信號，控制反射動作大腦皮質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)大腦皮質(zhì)是大腦表面的灰質(zhì)層，厚約2-4毫米。它由六層神經(jīng)元組成，形成復雜的神經(jīng)網(wǎng)絡。功能大腦皮質(zhì)負責高級認知功能，包括思考、記憶、語言和意識。它在運動控制中扮演著核心角色。大腦皮質(zhì)的運動功能區(qū)初級運動皮質(zhì)位于額葉的中央前回，直接控制隨意運動的執(zhí)行。運動前區(qū)參與運動的規(guī)劃和準備，位于初級運動皮質(zhì)的前方。輔助運動區(qū)位于大腦半球內(nèi)側(cè)面，參與復雜運動序列的規(guī)劃。前額葉皮質(zhì)參與運動決策和執(zhí)行功能，如目標設定和行為抑制。大腦皮質(zhì)的感覺功能區(qū)視覺皮質(zhì)位于枕葉，處理視覺信息。聽覺皮質(zhì)位于顳葉，負責聲音處理。體感皮質(zhì)位于頂葉，處理觸覺和本體感覺。前額葉的運動功能運動規(guī)劃制定復雜運動序列的計劃。決策制定選擇最佳運動策略。行為抑制控制不恰當?shù)倪\動反應。工作記憶暫時存儲運動相關信息。額葉的運動功能1運動啟動初級運動皮質(zhì)發(fā)出運動指令。2運動準備運動前區(qū)激活，為即將執(zhí)行的動作做準備。3運動序列輔助運動區(qū)參與復雜運動序列的規(guī)劃。4運動協(xié)調(diào)前額葉皮質(zhì)整合各區(qū)信息，確保運動的協(xié)調(diào)性。中央前回的功能初級運動皮質(zhì)中央前回是初級運動皮質(zhì)的所在地，直接控制身體各部位的隨意運動。運動執(zhí)行通過皮質(zhì)脊髓束向下傳遞運動指令，實現(xiàn)精確的肢體動作。體征組織中央前回按照體征組織，不同區(qū)域?qū)眢w不同部位。運動學習參與新運動技能的學習和鞏固，具有可塑性。中央后回的功能1初級軀體感覺皮質(zhì)中央后回是初級軀體感覺皮質(zhì)的所在地，負責處理來自身體的感覺信息。2感覺整合整合觸覺、壓力、溫度和本體感覺信息，形成完整的身體感知。3空間定位幫助確定身體在空間中的位置，對運動控制至關重要。4感覺反饋為運動系統(tǒng)提供實時感覺反饋，使運動更加精確。感覺皮質(zhì)與運動皮質(zhì)的關系感覺輸入感覺皮質(zhì)接收并處理外界和身體內(nèi)部的感覺信息。這些信息對于精確的運動控制至關重要。運動輸出運動皮質(zhì)根據(jù)感覺信息和內(nèi)部指令生成運動計劃。它發(fā)送信號到肌肉執(zhí)行運動。反饋循環(huán)運動執(zhí)行后，感覺皮質(zhì)接收反饋信息。這些信息用于調(diào)整和優(yōu)化后續(xù)的運動?；咨窠?jīng)節(jié)的結(jié)構(gòu)和功能尾狀核參與運動計劃和認知功能。殼核在運動控制和學習中發(fā)揮作用。蒼白球調(diào)節(jié)運動的啟動和抑制。黑質(zhì)產(chǎn)生多巴胺，影響運動和獎勵。小腦的結(jié)構(gòu)和功能1運動協(xié)調(diào)精細調(diào)節(jié)運動，使動作流暢準確2平衡控制維持身體平衡和姿勢穩(wěn)定3運動學習參與新運動技能的學習和記憶4時間感知協(xié)助運動的時間控制和預測小腦的運動調(diào)控功能接收信息從大腦皮質(zhì)和感覺系統(tǒng)接收運動指令和反饋。比較處理將實際運動與預期運動進行比較。誤差校正計算誤差并生成校正信號。輸出調(diào)整向運動皮質(zhì)和脊髓發(fā)送校正信號，實時調(diào)整運動。小腦皮質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能分子層包含浦肯野細胞的樹突，接收輸入信號。浦肯野細胞層主要輸出神經(jīng)元，整合信息并發(fā)送抑制性信號。顆粒細胞層包含大量小顆粒細胞，處理輸入信息。小腦核的結(jié)構(gòu)和功能1齒狀核參與運動的啟動和計劃，連接到大腦皮質(zhì)運動區(qū)。2筒間核調(diào)節(jié)眼球運動和平衡，與前庭系統(tǒng)密切相關。3栓狀核參與姿勢控制和步態(tài)調(diào)節(jié)，影響脊髓運動神經(jīng)元。4球狀核協(xié)調(diào)四肢運動，與栓狀核功能類似。丘腦的結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)丘腦是由多個核團組成的卵圓形結(jié)構(gòu)，位于大腦中央。它是大腦的"中繼站"，處理幾乎所有的感覺和運動信息。功能丘腦在感覺信息處理、運動控制、覺醒和注意力調(diào)節(jié)中發(fā)揮關鍵作用。它將信息從外周傳遞到大腦皮質(zhì)，并參與皮質(zhì)下環(huán)路。丘腦的運動調(diào)控功能1信息整合整合來自基底神經(jīng)節(jié)和小腦的運動信息。2信號中繼將整合后的信息傳遞到運動皮質(zhì)。3運動修飾調(diào)節(jié)和修飾運動指令的強度和持續(xù)時間。4反饋處理處理運動執(zhí)行后的感覺反饋信息。延髓的結(jié)構(gòu)和功能呼吸調(diào)節(jié)包含呼吸中樞，控制呼吸節(jié)律。心血管調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)心率和血壓。反射控制控制吞咽、咳嗽等反射。信息傳遞連接大腦和脊髓，傳遞運動和感覺信號。腦干的運動調(diào)控功能姿勢控制維持身體平衡和姿勢。眼球運動控制眼球運動和注視。肌張力調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)肌肉張力。locomotion參與步行等運動模式的產(chǎn)生。脊髓的結(jié)構(gòu)和功能灰質(zhì)包含運動神經(jīng)元細胞體，形成前角和后角。前角控制運動，后角接收感覺信息。白質(zhì)由神經(jīng)纖維束組成，分為前索、側(cè)索和后索。傳導上行和下行的神經(jīng)信號。脊髓的運動調(diào)控功能反射控制協(xié)調(diào)簡單的反射動作，如膝跳反射。運動執(zhí)行通過α運動神經(jīng)元直接控制肌肉收縮。信息中繼傳遞來自大腦的運動指令到肌肉。感覺整合整合來自肌肉和皮膚的感覺信息。運動神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)和功能1軸突傳導電信號到肌肉2細胞體整合信息并產(chǎn)生動作電位3樹突接收來自其他神經(jīng)元的信號4突觸終末釋放神經(jīng)遞質(zhì)到肌肉纖維運動神經(jīng)元的類型α運動神經(jīng)元直接支配骨骼肌纖維，控制肌肉收縮。γ運動神經(jīng)元支配肌梭，調(diào)節(jié)肌肉敏感性。上運動神經(jīng)元位于大腦皮質(zhì)，控制下運動神經(jīng)元。下運動神經(jīng)元位于脊髓前角，直接控制肌肉。運動神經(jīng)元的興奮傳導1靜息電位神經(jīng)元處于-70mV的靜息狀態(tài)。2去極化鈉離子內(nèi)流，膜電位升高。3動作電位達到閾值后，產(chǎn)生全或無的動作電位。4復極化鉀離子外流，膜電位恢復。運動神經(jīng)元的突觸傳遞突觸前膜存儲和釋放神經(jīng)遞質(zhì)。突觸間隙神經(jīng)遞質(zhì)擴散的空間。突觸后膜含有受體，接收神經(jīng)遞質(zhì)。信號轉(zhuǎn)導引起突觸后神經(jīng)元或肌肉的反應。運動神經(jīng)元的可塑性突觸強化反復刺激增強突觸連接。軸突再生損傷后軸突可以再生。樹突重塑樹突分支可以根據(jù)經(jīng)驗改變。功能重組大腦區(qū)域可以接管受損部位的功能。神經(jīng)遞質(zhì)與運動控制多巴胺調(diào)節(jié)運動啟動和獎勵。乙酰膽堿神經(jīng)肌肉接頭處的主要遞質(zhì)。5-羥色胺影響運動和情緒。GABA主要抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。肌張力的調(diào)節(jié)γ運動神經(jīng)元調(diào)節(jié)肌梭敏感性，影響α運動神經(jīng)元的激活。這種調(diào)節(jié)機制稱為γ-環(huán)路。牽張反射肌肉被動拉長時，引起反射性收縮。這有助于維持姿勢和抵抗外力。中樞調(diào)控大腦和脊髓通過下行通路影響脊髓運動神經(jīng)元的興奮性，從而調(diào)節(jié)肌張力。反射弧的結(jié)構(gòu)和功能感受器接收刺激并產(chǎn)生感覺信號。傳入神經(jīng)將感覺信號傳入中樞神經(jīng)系統(tǒng)。整合中樞處理信息并產(chǎn)生反應。傳出神經(jīng)將運動指令傳遞到效應器。效應器執(zhí)行反應，如肌肉收縮。反射弧的分類單突觸反射如膝跳反射，只涉及一個突觸。多突觸反射如退縮反射，涉及多