Κινητικό σύστηµα. Έλεγχος της κίνησης του σώµατος: Ιεραρχία κινητικού ελέγχου Τοπικός έλεγχος κινητικών νευρώνων

Transcript

1 Κινητικό σύστηµα Έλεγχος της κίνησης του σώµατος: Ιεραρχία κινητικού ελέγχου Τοπικός έλεγχος κινητικών νευρώνων

2 Αισθητικά συστήµατα: Εσωτερική αναπαράσταση του εξωτερικού κόσµου Έλεγχος από: Εγκέφαλο Νωτιαίο µυελό ιατήρηση Iσορροπίας Στάσης Kίνηση Κατεύθυνση των κινήσεων που συγκροτούν το σύνολο των συµπεριφορών µας Σε αντίθεση µε τα αισθητικά συστήµατα που µετασχηµατίζουν τη φυσική ενέργεια σε νευρικά σήµατα, τα κινητικά συστήµατα µεταφράζουν τα νευρικά σήµατα σε συσπαστική δύναµη στουςµυς, προκειµένου να παραχθούν κινήσεις

3 Το έργο των κινητικών συστηµάτων στον έλεγχο των κινήσεων είναι αντίστροφο του έργου των αισθητικών συστηµάτων στην αντίληψη Ενώ το τελικό αποτέλεσµα της αισθητικής διεργασίας είναι η δηµιουργία µιας εσωτερικής αναπαράστασης του εξωτερικού κόσµου ή της κατάστασης του σώµατος, η κινητική διεργασία αρχίζει µε µια εσωτερική αναπαράσταση-µια εικόνα του επιθυµητού αποτελέσµατος της κίνησης Παράδειγµα: όταν γράφουµε η µορφή του γράµµατος είναι ανεξάρτητη από τον συγκεκριµένο µηχανισµό του σώµατος που χρησιµοποιούµε. Τρόποι µυϊκού ελέγχου Κάθε είδους κίνησης εξαρτάται από τον συνδυασµό δύοβασικώντρόπωνµυϊκού ελέγχου: Φασικό έλεγχο: οι µύες ενεργοποιούνται παροδικά για να κάνουν συγκεκριµένες κινήσεις (πχ πιάσιµο ενός φλιτζανιού, πίεση ενός κουµπιού, πέταγµα µπάλας) Τονικό έλεγχο: οι µύες ενεργοποιούνται µε σταθερές συσπάσεις για τη σταθεροποίηση των αρθρώσεων (διατήρηση µιας ορισµένης στάσης του σώµατος, κράτηµα µολυβιού στο γράψιµο)

4 Κατηγορίες κινήσεων Αντανακλαστικά: ταχείες στερεότυπες ακούσιες κινήσεις. Κατά κανόνα ελέγχονται µε διαβαθµισµένο τρόπο από το γενεσιουργό ερέθισµα Ρυθµικά κινητικά σχέδια: (βάδισµα, µάσηση, τρέξιµο). Αλληλουχία στερεότυπων, επαναλαµβανόµενων κινήσεων. Συνδυάζουν στοιχεία εκούσιων κινήσεων και αντανακλαστικών. Συνήθως µόνο η έναρξη και η λήξη της αλληλουχίας είναι εκούσιες. Οι εκούσιες κινήσεις χαρακτηρίζονται από α) είναι σκόπιµες (κατευθυνόµενες προς στόχο) Κίνηση που συνοδεύεται από ενσυνείδητη επίγνωση του τι κάνουµε και γιατί το κάνουµε και όχι από αίσθηση ότι κάπως έτσι έγινε. Η προσοχή του ατόµου εστιάζεται προς την ενέργεια ή το σκοπό της κίνησης β) µαθαίνονται σε µεγάλο βαθµό (η εκτέλεση τους βελτιώνεται µε την άσκηση) Έλεγχοςσύσπασηςεπιµέρους µυών Κινητικά συστήµατα Ρύθµιση στάσης για την εκτέλεση της κίνησης Προσαρµογή της κίνησης

5 Για την ενοποίηση των τριών αυτών στοιχείων τα κινητικά συστήµατα βασίζονται οργανωτικά σε δύο στοιχεία: 1. Τα κινητικά συστήµατα δέχονται µια συνεχή ροή πληροφοριών γιαγεγονότατου περιβάλλοντος, τη θέση και τον προσανατολισµό του σώµατος και των άκρων και το βαθµό σύσπασης των µυών. Τα κινητικά συστήµατα χρησιµοποιούν τις πληροφορίες αυτές για να επιλέξουν µια κατάλληλη απόκριση και να κάνουν προσαρµογές στην εξελισσόµενη κίνηση 2. Τα κινητικά συστήµατα είναι οργανωµένα σε τρία επίπεδα ελέγχου. Κάθε επίπεδο δέχεται τις αισθητικές πληροφορίες που είναι σχετικές µε τις λειτουργίες τις οποίες ελέγχει. Τα επίπεδα των κινητικών συστηµάτων είναι οργανωµένα ιεραρχικά και εν παραλλήλω Η ιεραρχική οργάνωση του κινητικού ελέγχου: - Επιτρέπει στα κατώτερα επίπεδα να δηµιουργούν αντανακλαστικά δηλαδή σύνθετα σχέδια µυϊκής δραστηριοποίησης όπου δεν χρειάζεται η παρέµβαση των ανώτερων επιπέδων - Τα ανώτερα επίπεδα είναι εποµένως ελεύθερα να δίνουν εντολές Η παράλληλη οργάνωση του κινητικού ελέγχου: - Επιτρέπει στα ανώτερα επίπεδα να προσαρµόζουν τη λειτουργία τωννωτιαίωνκυκλωµάτων - Επιτρέπει ορισµένες λειτουργίες να ελέγχονται σχετικά ανεξάρτητα

6 Ιεραρχία κινητικού ελέγχου ΠΡΟΘΕΣΗ Αναµετάδοση της πληροφορίας Εξειδίκευση της θέσης και της κίνησης για να εκτελεστεί η πρόθεση δράσης ΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΚΙΝΗΤΙΚΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΕΚΤΕΛΕΣΗ Λειτουργία: σχηµατίζει σύνθετα σχέδια σύµφωνα µε την πρόθεση του ατόµου και το µέσο επίπεδο µέσω εντολογόνων νευρώνων. οµή: περιοχές εµπλεκόµενες µε τηµνήµη καιτασυναισθήµατα, συµπληρωµατική κινητική περιοχή και συνειρµικό φλοιό. Λειτουργία: µετατρέπει σύνθετα σχέδια που προέρχονται από το ανώτατο επίπεδο σε πολλά µικρά κινητικά προγράµµατα τα οποία καθορίζουν το σχέδιο κινητικής δράσης που απαιτείται γιαναεκτελεστείηκίνηση. Τα προγράµµατα αυτά διαιρούνται σε υποπρογράµµατα που καθορίζουν τη κίνηση ατοµικευµένων αρθρώσεων. Εξειδικεύει την παραγόµενητάσηειδικώνµυών και τη διαγραφόµενη γωνία δεδοµένων αρθρώσεων, σε καθορισµένο χρόνο, έτσι ώστε να υλοποιούνται τα προγράµµατα και υποπρογράµµαταταοποία µεταβιβάζονται σε τοπικό επίπεδο από το µέσο επίπεδο ελέγχου

7 Ο νωτιαίος µυελός περιέχει τα σώµατα των κινητικών νευρώνων Το εγκεφαλικό στέλεχος τροποποιεί τους κινητικούς νευρώνες του νωτιαίου µυελού µε τις έσω και έξω κατιούσες οδούς Ο κινητικός φλοιός δρα στους κινητικούς νευρώνες του νωτιαίου µυελού άµεσα µε το φλοιονωτιαίο δεµάτιο και έµµεσα µέσω οδών του εγκεφαλικού στελέχους Τοπικός έλεγχος κινητικών νευρώνων Τα τοπικά συστήµατα ελέγχου αποτελούν κοµβικά σηµεία µετάδοσης οδηγιών από τα ανώτατα ιεραρχικά κέντρα κινητικού ελέγχου. Τα τοπικά συστήµατα ελέγχου χρησιµοποιούν πληροφορίες που άγονται από προσαγωγές ίνες που ξεκινούν από τους µυς, τους τένοντες, τις αρθρώσεις και το δέρµα και εισέρχονται στο ΚΝΣ µεταφέροντας πληροφορία όχι µόνο στο ανώτατο επίπεδο ιεραρχίας αλλά και σε τοπικό επίπεδο

8 Οργάνωση της κίνησης σε επίπεδο Νωτιαίου Μυελού Αντανακλαστικά Νωτιαίος µυελός

9

10 Κινητική µονάδα: ο κινητικός νευρώνας και οι µυϊκές ίνες που νευρώνει Κάθε µυϊκή ίνα νευρώνεται από ένα µόνο κινητικό νευρώνα Λόγος εννεύρωσης: ο αριθµός των µυϊκών ινών που νευρώνονται από ένα κινητικό νευρώνα - Μυς οφθαλµού: 10 - Μυς χεριού Γαστροκνήµιος 2000 Το µυϊκό σύστηµα διαβαθµίζει τη δύναµη της µυϊκής σύσπασης µε: (1) Αύξηση ρυθµού εκπόλωσης κινητικών µονάδων (2) Σταδιακή δραστηριοποίηση κινητικών µονάδων (επιστράτευση κινητικών µονάδων)

11 Οργάνωση κινητικών νευρώνων ΝΜ ιάµεσοι νευρώνες ( ιανευρώνες) Τα εισερχόµενα σήµατα από τις κατιούσες οδούς και τους προσαγωγούς νευρώνες δεν συνάπτονται κατευθείαν στους κινητικούς νευρώνες αλλά µεταδίδονται πρώτα στους διαµέσους νευρώνων Οι διάµεσοι νευρώνες µπορεί να εκτείνονται: 1. Γύρω από τον κινητικό νευρώνα 2. Επάνω ή κάτω µυελοτόµιο 3. Κατά µήκος του ΚΝΣ

12 Ο ρόλος των διανευρώνων 1. Επεξεργάζονται και ολοκληρώνουν τα εισερχόµενα σήµατα από τα ανώτατα κινητικά κέντρα, τους περιφερικούς αισθητήρες αλλά και άλλους ενδονευρώνες 2. Μπορούν να δράσουν ως διακόπτες που επιτρέπουν ή αναστέλλουν µια κίνηση (κάτω από τον έλεγχο των ανώτερων κέντρων) Τοπικά προσαγωγά συστήµατα Μεταφέρουν πληροφορίες 1. Από τους µυς που ακριβώς ελέγχονται από τους κινητικούς νευρώνες 2. Τους γειτονικούς µυς 3. Τους τένοντες, τις αρθρώσεις και το δέρµα που περιβάλλουν αυτούς τους µυς Ανιχνεύουν το µήκος και την τάση του µυός, την κίνηση της άρθρωσης και την επίδραση της στο δέρµα τωνµελών του σώµατος

13 Η δύναµη που παράγεται στον συσπώµενο µυ και η προκαλούµενη αλλαγή του µήκους του εξαρτάται από: Το αρχικό του µήκος Την ταχύτητα αλλαγής του µήκους του Το εξωτερικό φορτίο που εναντιώνεται στην κίνηση Το ΚΝΣ χρειάζεται πληροφορίες για το µήκος των µυών και τις δυνάµεις που παράγονται Οι ιδιοδεκτικές πληροφορίες καταγράφονται από δύο είδη υποδοχέων Μυϊκή άτρακτος Τενόντια όργανα του Golgi

14 Η δραστηριότητα των µυϊκών ατράκτων τροποποιείται από τον εγκέφαλο Οι πληροφορίες από τις µυϊκές ατράκτους και τα τενόντια όργανα φτάνουν σε όλα τα επίπεδα του νευρικού συστήµατος Στο φλοιό χρησιµοποιούνται για την αντίληψη της θέσης των άκρων και τον έλεγχο των εκούσιων κινήσεων Στα κατώτερα επίπεδα χρησιµοποιούνται για τον έλεγχο των αντανακλαστικών Σύστηµα ανίχνευσης µήκους-μυϊκή άτρακτος Εξωατρακτικές ίνες Ενδοατρακτικές ίνες

15 Απάντηση µυϊκής ατράκτου

16 Ίνες της µυϊκής ατράκτου Υπάρχουν δύο είδη ενδοατρακτικών ινών Ίνες πυρηνικής αλύσου που είναι βραχεία και λεπτή, µε πυρήνες διατεταγµένους σε σειρά Ίνες πυρηνικού σάκου µε µεγαλύτερη διάµετρο και πυρήνες συγκεντρωµένους στο κέντρο της Οι ίνες πυρηνικού σάκου διακρίνονται σε δυναµικές και στατικές Συνήθως µια µυϊκή άτρακτος θηλαστικού περιέχει µια ίνα πυρηνικού σάκου από κάθε είδος και ένα µεταβλητό αριθµό ινών πυρηνικής αλυσίδας (συνήθως 5) Αισθητικές απολήξεις της µυϊκής ατράκτου Πρωτοταγής απόληξη Ια που καταλήγει σε όλους τους τύπους ενδοατρακτικών ινών ευτεροταγής απόληξη ΙΙ που καταλήγει σε ίνες πυρηνικής αλύσου ή σε στατικές ίνες πυρηνικού σάκου

17 υναµική και στατική απάντηση µυϊκής ατράκτου ΥΝΑΜΙΚΗ ΦΑΣΗ: Μεταβολή του µήκους Οι αισθητικές ίνες Ia ανταποκρίνονται εν µέρει στο µήκος των µυϊκών ινών αλλά ανταποκρίνονται έντονα στις µεταβολές του µήκους (κόκκινο) ΣΤΑΤΙΚΗ ΦΑΣΗ: το νέο µήκος του µυός παραµένει σταθερό Οι αισθητικές ίνες II ανταποκρίνονται στο µήκος των µυών (µπλε). Οι µυϊκοί άτρακτοι παρέχουν πληροφορίες για: Το µήκος του µυός (κυρίως αισθητικές ίνες II) Ταχύτητα µεταβολής του µήκους (αισθητικές ίνες Ia )

18 Το ΚΝΣ ελέγχει την ευαισθησία των µυϊκών ατράκτων µέσω των κινητικών νευρώνων γ Οι γ κινητικοί νευρώνες νευρώνουν τα δύο άκρα της µυϊκής ατράκτου Όταν ο µυς βραχύνεται (σύσπαση) η µυϊκή άτρακτος χαλαρώνει δεν µεταδίδονται πληροφορίες για τις µεταβολές του µήκους του µυός Συνενεργοποίηση γ και α κινητικών νευρώνων Ενεργοποίηση γ κινητικών νευρώνων βράχυνση µυϊκής ατράκτου µετάδοση πληροφοριών για τις µεταβολές του µήκους του µυός

19 Όταν ο µυς συστέλλεται: Όταν το ΚΝΣ δίνει εντολή σε ένα µυ νασυσπαστεί (φλοιονωτιαίο δεµάτιο), τα κατάλληλα σήµατα αποστέλλονται τόσο στους α όσο και στους γ κινητικούς νευρώνες. Έτσι οι ενδο- και έξω-ατρακτικές ίνες συσπώνται παράλληλα (συνενεργοποίηση α και γ κινητικών νευρώνων) και η µυϊκή άτρακτος µπορεί να καταγράφει τις µεταβολές στο µήκος του µυός

20 Όταν ο µυς διατείνεται µε την συνενεργοποίηση τωνακαιγκινητικώννευρώνωνηµυϊκή άτρακτος διατείνεται και έτσι κατά τη διάταση του µυός δεν εκλύεται το µυοτατικό αντανακλαστικό Λειτουργία της µυϊκής ατράκτου: κίνηση-στάση του σώµατος

21

22 Τενόντιο σωµάτιο (Golgi) Βρίσκεται στον τένοντα του µυός Σύνδεση εν σειρά µε τις γραµµωτές µυϊκές ίνες Αισθητική ίνα Ib Ανιχνεύει τάση και µεταβολές στην τάση που ασκεί ο µυς στον τένοντα του

23 Τενόντιο σωµάτιο (Golgi) Ανιχνεύει τάση και µεταβολές στην τάση που ασκεί ο µυς στον τένοντα του

24 Τενόντιο αντανακλαστικό (Golgi) Λειτουργία του αντανακλαστικού του Golgi -οµοιόµορφη κατανοµή φορτίου στις µυϊκές ίνες

25 Νωτιαία αντανακλαστικά Η πιο στοιχειώδης µορφή κινητικού συντονισµού είναι το αντανακλαστικό Η αντανακλαστική κίνηση είναι µια σχετική στερεότυπη απόκριση σε ένα συγκεκριµένο αισθητικό ερέθισµα Τα χαρακτηριστικά του ερεθίσµατος που καθορίζουν την απόκριση είναι Η θέση(καθορίζει ποιοι µύες θα συσπαστούν) Η ισχύς(καθορίζει το εύρος της κίνησης) Το νευρωνικό κύκλωµα που διέπει το νωτιαίο αντανακλαστικό βρίσκεται εξ ολοκλήρου µέσα στο νωτιαίο µυελό Τα νωτιαία αντανακλαστικά έχουν ουσιαστικό ρόλο σε όλεςτιςεκούσιεςκινήσεις Τα νωτιαία αντανακλαστικά έχουν σηµασία στην κλινική διάγνωση

26 Μυοτατικό αντανακλαστικό Μυοτατικό αντανακλαστικό

27 Τενόντιο αντανακλαστικό (Golgi) Τα νωτιαία αντανακλαστικά έχουν ουσιαστικό ρόλο σε όλες τις εκούσιες κινήσεις Τα νωτιαία αντανακλαστικά έχουν σηµασία στην κλινική διάγνωση

28 Αντανακλαστικό απόσυρσης

29 Αντανακλαστικό χιαστής έκτασης

30