第八章 运动的控制

2019/12/21生理心理学1第八章运动的控制2019/12/21生理心理学2第一节肌肉和运动单位一、概论1、人和其他动物的行为都是由运动组成。2、名词解释：运动：含义较广，全身的运动，每条肌肉的收缩。动作：指有秩序的多个肌肉群的活动组成的运动。行为：比较抽象，可以指一个动作，也可以指一系列的动作，而且它还有一定的目的、意义。3、人所有动作都是神经控制的肌肉群的收缩模式的产物。2019/12/21生理心理学3第一节肌肉和运动单位二、肌肉肌肉在接收神经信号后产生收缩或舒张，肌肉的活动产生力，作用于身体的有关部位而产生运动。肌肉是最主要的运动器官。每一个肌肉只能向一个方向收缩，向两个不同方向运动时，需要两组作用相反的肌肉，称为拮抗肌。2019/12/21生理心理学4第一节肌肉和运动单位1、肌纤维的组成A．平滑肌：内脏器官B．心肌：心脏C：骨骼肌：躯体骨骼肌纤维：慢肌纤维：含大量肌红蛋白，血管丰富，受直接刺激时产生较慢的收缩，而且不易疲劳。快肌纤维：被刺激时，产生快的收缩，易疲劳，主要用于产生强烈但保持时间不长的收缩。另一类肌纤维的特性介于两者之间。2019/12/21生理心理学5第一节肌肉和运动单位2、感受器肌肉内的感受器提供有关肌肉的长度、张力及其变化的信息。A．肌梭感受器：呈梭形，位于肌纤维之间，肌梭内有两种感受器，初级感受末梢和次级感受末梢。初级感受末梢主要检测肌肉的长度变化速率，次级感受末梢主要检测肌肉的长度。肌肉牵拉时，肌肉的长度不断变化，初级感受末梢的放电频率显著增加，牵拉速度越快，放电频率也越高。当肌肉维持在被拉长的新长度时，初级感受末梢的放电减少，而次级感受末梢的放电仍维持于较高的水平。2019/12/21生理心理学6第一节肌肉和运动单位B．高尔基腱器位于肌肉与肌腱之间。当肌肉主动收缩时，腱器放电增多，而肌梭的放电减少或停止。主要检测肌肉的张力。2019/12/21生理心理学7第一节肌肉和运动单位3、神经肌肉接头指在运动神经纤维与肌纤维连接之处，突触递质为乙酰胆碱。2019/12/21生理心理学8第一节肌肉和运动单位三、运动单位和脊髓反射运动单位：是指一个运动神经元与它们所支配的全部肌纤维。脊髓反射：是指在脊髓水平上机体对刺激外周感受器所产生的反应。2019/12/21生理心理学9第一节肌肉和运动单位1、运动系统的双重目的：运动和稳定举例：眼球运动A．快速跳动的眼运动：快速扫视，眼球的运动幅度变化最大，是人体最快的运动。B．平稳的跟踪运动：转动的方向和速度与目标的运动一致，运动平稳。2019/12/21生理心理学10第一节肌肉和运动单位2、抛射式的和连续的运动控制抛射式的运动是快速的，它的轨道是刹那间的暴发力决定的，射发后不能改变。连续运动是整个运动过程中都不断受到矫正的运动。2019/12/21生理心理学11第一节肌肉和运动单位3、中枢程序和周缘策动的概念是和反射性质的运动概念相对立的，在正常情况下日常活动过程中，既有中枢程序，也有周缘控制的运动。举例：吞咽运动。2019/12/21生理心理学12第一节肌肉和运动单位4、反馈和前馈的控制反馈就是输出所产生的后果，反作用于接受系统。举例：肌肉运动2019/12/21生理心理学13第一节肌肉和运动单位开线路的系统中，控制器只根据某种传入信息（如前庭器的传入）一次决定它的输出，而不受输出所控制的肌肉的反馈影响，因此也称为前馈的控制。前馈一词也包含着这样的意思，即如在每一次出现前庭动眼反射时都有一个控制的记录，记住这一反射活动模式的后果。2019/12/21生理心理学14第二节运动的各种控制机制一、脊髓对运动的控制1、1947年，谢灵顿研究脊髓的运动系统2、脊髓动物：A．搔反射：是由中枢程序控制的。在搔痒时，脊髓中的搔动作模式的发生器送出信号，经脊髓小脑腹束到达小脑，小脑根据这种信号发出调节性的指令给前庭核，这一整套程序，在没有传入信号的情况下，都是通过脊髓内在的神经连接来调理的。B．行走：是中枢程序化的循环控制；脊髓内在的机器和周缘感觉输入的交互作用。2019/12/21生理心理学15第二节运动的各种控制机制3、孤立的脊髓不能实现完整的行为，它的主要工作只是控制两腿的伸肌和屈肌的循环的抑制，做简单的摆动动作，当然也能利用直接传入脊髓的信息及时地改变伸肌或屈肌的收缩程度和它们的调整活动模式。2019/12/21生理心理学16第二节运动的各种控制机制二、超脊髓的控制一个健全人的一切行动都涉及大脑皮质、小脑、基底神经节和脊髓的交互作用。1、脑的活动和运动的时间关系实验发现，运动皮质细胞的放电比肌肉收缩约早60ms，另外，基底神经节、小脑、丘脑腹外侧核的细胞放电都在动作出现前放电。2019/12/21生理心理学17第二节运动的各种控制机制2、小脑运动系统的控制机制小脑皮质经普肯野氏细胞的轴突传出的神经冲动都是抑制性的，小脑皮质功能完全像是煞车，是通过抑制和去抑制。2019/12/21生理心理学18第二节运动的各种控制机制3、基底神经节的控制机制基底神经节操作后，病人似乎失去了关于他自己的动作的内在模型和程序，因此不能自发地产生运动和预见性地去控制它。2019/12/21生理心理学19第二节运动的各种控制机制三、运动的可塑性：学习的和有意的动作1、前庭动眼反射的可塑性及其机制举例证明小脑在运动技能学习中是一个极重要的结构2、运动的学习3、中枢预制程序和动作的控制2019/12/21生理心理学20第二节运动的各种控制机制四、运动皮质中的反射活动和意向活动的比较反射性活动：潜伏期短，是皮质神经元对皮质、肌肉或关节感受器输入的信号的反应。意向性活动：潜伏期长，中枢程序决定，还要学习。两者涉及的输入和输出的线路是很不相同的。2019/12/21生理心理学21第二节运动的各种控制机制随意运动的神经组织的模型：一种方式是从一开始脑就给脊髓的运动神经元的完备的指令。另一种方式是预先的计划不十分完备，在执行中由各个脑区发挥不同的作用，即所谓的功能分工，某一脑区在一定的时间专门给身体的某部一个运动的命令。2019/12/21生理心理学22第二节运动的各种控制机制大脑皮质的运动区的作用是根据肌肉、关节和皮肤感受器反射的信息不断地衡量运动的情况，给脑提供有运动后果的信息，以便及时地修改运动的指令2019/12/21生理心理学23第三节运动的脑机制一、大脑对运动的控制运动控制的最高水平是大脑皮层运动区。皮层脊髓束（锥体束）→内囊→中脑腹侧→在延髓集合成锥体→大部分纤维交叉到对侧→外侧皮层脊髓束→脊髓的背外侧→脊髓运动神经元→控制对侧肢体的随意运动皮层脊髓束（锥体束）→内囊→中脑腹侧→在延髓集合成锥体→少量不交叉→腹侧皮层脊髓束→脊髓腹侧→投射双侧，支配躯干中线肌肉的运动神经元皮层延髓束→脑干的脑神经运动核→控制面部的肌肉运动2019/12/21生理心理学24第三节运动的脑机制1、初级运动皮层刺激中央沟的前面皮层引起特异运动，且刺激的阈值最低，这个区域称为初级运动皮层。运动皮层的分布虽然有躯体定位规律，但不是简单的点对点的图谱。2019/12/21生理心理学25第三节运动的脑机制2、初级运动皮层附近的运动区域这些区域以不同的方式影响运动的控制，称为次级运动区。A．前运动区和辅助运动区通过额桥小脑束等皮层下的环路联系。在运动的计划过程中前运动区、辅助运动区和前额叶皮质，非常活跃，在运动的准备过程中也很活跃，而在运动本身发生时兴奋性下降。前额叶损害可以出现主动性丧失以及人格变化等。2019/12/21生理心理学26第三节运动的脑机制B．后顶叶皮层左侧后顶叶皮层与语言文字信息加工有关，右侧后顶叶皮层与空间位置信息有关。顶后叶损伤的患者能够精确地描述他所见之物，包括物体的大小形状和棱角，也能够走向声音来源的方向，但是不能走向他所见之物的方向或伸出手去抓它。面枕叶皮质受损的患者，不能描述物体大小，形状或位置，但能够伸手去捡起它，行走时能够跨过这些物体或围着它转圈。2019/12/21生理心理学27第三节运动的脑机制二、脑干对运动的控制脑干在运动控制中是最低级脊髓以上的中枢。1、脊侧束又称锥体束：起源于大脑皮层，经脑干后交叉到对侧的脊髓，控制肢体运动。2、腹侧中间束：包括许多来自运动区、辅助运动区以及其他部位的纤维。2019/12/21生理心理学28第三节运动的脑机制A．网状结构脊髓束：是控制躯体运动和姿势的重要中枢。网状结构：是脑干中央部的神经细胞和神经纤维的集合区，它接受来自脊髓、皮层基底带和小脑的投射。B．前庭脊髓束：来源于前庭核的纤维投射到眼外肌的脊髓，同时还接受来自小脑、网状结构、皮层视中枢等投身纤维，成为控制眼肌运动的重要中枢。主要控制颈部、肩部和躯干的运动，这些运动都是双侧的，受损影响行走、转身等动作2019/12/21生理心理学29第三节运动的脑机制三、小脑在运动中的功能其主要作用是维持躯体平衡，调节肌肉张力和协调随意运动。另外，小脑在技巧性运动的获得和建立过程中发挥运动学习的作用。1、小脑的内部结构及纤维联系小脑皮层分三层：分子层，普肯耶细胞层，颗粒层2019/12/21生理心理学30第三节运动的脑机制A．小脑的传入纤维：前庭、脊髓及大脑皮层B．普肯耶细胞：是小脑皮层神经元环路的核心，它的轴突构成小脑皮层的唯一传出途径，它是一个抑制性神经元，通过轴突末梢释放递质GABA，强烈抑制小脑深核和前庭核的活动。C．平行纤维：是颗粒细胞的轴突，是一组相互平行的神经纤维，它是唯一的兴奋性神经元。2019/12/21生理心理学31第三节运动的脑机制D．小脑皮层的细胞构筑和排列方式：普肯耶细胞层是单层的大细胞胞体逐个排列而成的平面，平行纤维垂传行其间，与普肯耶细胞的树突分支形成兴奋性突触。E．神经冲动的传导：传入的兴奋冲动通过平行纤维逐个引起普肯耶细胞兴奋，第一个普肯耶细胞发出抑制性冲动，到小脑深核和脑干腹侧核。F．小脑的传出纤维：主要发自齿状核，大部分上行止于丘脑的腹侧核。2019/12/21生理心理学32第三节运动的脑机制2、小脑的运动控制功能按照功能和进化的不同，把小脑分为三个主要的功能部分：A．前庭小脑（又称古小脑）：主要由绒球小叶构成，主要控制躯体的平衡和眼球运动。B．脊髓小脑（又称旧小脑）：位于小脑蚓部，接受脊髓传入纤维，并传出纤维到脑干和大脑皮层。功能是利用外周感觉反馈信息控制肌肉的张力和调节进行中的运动。受损时，共济失调，辨距不明，意向性震颤等。2019/12/21生理心理学33第三节运动的脑机制C．皮层性小脑（又称新小脑）：指小脑半脑的外侧区，接受大脑皮层各区的输入，传出到大脑皮层的运动区及前区，主要参与随意运动的发起和计划，另一个重要作用为运动定时。损伤时，临床速度和节奏的紊乱，也不能判断两个长短不一的声响。小脑的其它功能：对感觉刺激有反应。小脑的运动学习功能。2019/12/21生理心理学34第三节运动的脑机制四、基底神经节对运动的调节基底神经节是指皮层下一些神经核团的总称。1、核团的组成2、纹状体与大脑皮层之间的回路基低节接受来自大脑皮层各个区域的传入，投射至运动的计划有关的额叶皮层。3、基底节的运动调节功能损伤时，有三种表现：A.震颤或其他不自主运动；B.姿势与肌张力变化；C.运动缺乏或缓慢，但无瘫痪。2019/12/21生理心理学35第四节运动障碍治疗方法的新发展一、帕金森病：黑质——纹状体通路的变性病。药物治疗，手术，细胞移植（肾上腺髓质）2019/12/21生理心理学36第四节运动障碍治疗方法的新发展二、享廷顿舞蹈病：是一种常见染色体显性遗传病，第4号染色体上，我国少见，以新纹状体损害为主，大脑皮层也受累。2019/12/21生理心理学37第四节运动障碍治疗方法的新发展三、运动障碍的治疗方法的新发展1、意向控