Моносинаптические и полисинаптические рефлекторные дуги

Рефлекторная дуга — это нейронный путь, который преобразует сенсорный стимул в быструю, непроизвольную двигательную реакцию. Рефлекторные дуги классифицируются по количеству содержащихся в них синапсов: моносинаптическая дуга имеет один синапс между сенсорными и моторными нейронами, тогда как полисинаптическая дуга включает один или несколько интернейронов, что позволяет осуществлять более сложные и распределенные реакции.

Definition

Рефлекторная дуга — это нейронная цепь от рецептора до эффектора, лежащая в основе рефлекса; она является моносинаптической, когда один синапс соединяет афферентные (сенсорные) и эфферентные (моторные) нейроны, и полисинаптической, когда между ними вставлен один или несколько интернейронов.

Scope

Эта статья охватывает структуру и классификацию спинальных рефлекторных дуг, противопоставляя моносинаптический рефлекс растяжения полисинаптическим рефлексам, таким как сгибательный рефлекс отдергивания, а также роль интернейронов в формировании рефлекторного ответа. Она рассматривает рефлекторные дуги как физиологическую тему и не предоставляет клинических или диагностических рекомендаций.

Core questions

• Какие компоненты составляют рефлекторную дугу, от рецептора до эффектора?
• Чем моносинаптическая дуга отличается от полисинаптической дуги?
• Что такое рефлекс растяжения (миотатический) и почему он моносинаптический?
• Как интернейроны обеспечивают полисинаптические рефлексы, такие как сгибательный рефлекс отдергивания?

Key concepts

• Рецептор, афферентный нейрон, интегрирующий центр, эфферентный нейрон, эффектор
• Моносинаптическая дуга (один синапс)
• Полисинаптическая дуга (включенные интернейроны)
• Рефлекс растяжения (миотатический)
• Сгибательный рефлекс отдергивания (ноцицептивный)
• Синаптическая задержка и центральная латентность
• Афференты Ia от мышечных веретен

Key theories

Рефлекс как интегративная единица

Шеррингтон охарактеризовал рефлекс как элементарный интегративный акт нервной системы, с рефлекторной дугой как его анатомическим субстратом и синапсом как местом, где возбуждение задерживается, суммируется и регулируется.

Mechanisms

В рефлекторной дуге стимул возбуждает сенсорный рецептор, афферентный нейрон передает сигнал в центральную нервную систему, интегрирующая область обрабатывает его, а эфферентный нейрон приводит в действие эффектор. При моносинаптическом рефлексе растяжения растяжение мышцы активирует веретенообразные афференты Ia, которые синаптически связаны непосредственно с альфа-мотонейронами той же мышцы, вызывая быстрое сокращение с минимальной центральной задержкой — основу глубокого сухожильного рефлекса. Полисинаптические дуги включают интернейроны между афферентными и эфферентными нейронами; при сгибательном рефлексе отдергивания ноцицептивные афференты рекрутируют цепи интернейронов, которые активируют сгибатели и, посредством перекрестно-разгибательного ответа, поддерживают противоположную конечность. Дополнительные синапсы увеличивают латентность и позволяют сигналам распространяться по спинальным сегментам и модулироваться.

Clinical relevance

Рефлекторные дуги являются физиологической основой сухожильных рефлексов, вызываемых при неврологическом обследовании, которые исследуют целостность сенсорных и моторных звеньев и вовлеченного спинального сегмента. Эта статья объясняет лежащую в основе физиологию в образовательных целях и не является руководством по методике обследования или интерпретации у отдельных пациентов.

Evidence & guidelines

Анатомия и классификация рефлекторных дуг являются установленными физиологическими знаниями, обобщенными в стандартных текстах по нейробиологии и обзорах спинальных цепей человека; эта статья суммирует этот консенсус, а не какие-либо клинические рекомендации.

History

Рефлекторная дуга была центральным объектом нейрофизиологии конца XIX и начала XX веков, кульминацией чего стал синтез рефлекторного действия и синапса Шеррингтоном. Более поздние работы картировали моносинаптический путь Ia и интернейронную организацию полисинаптических рефлексов, расширяя классическую картину до спинальных цепей человека.

Key figures

• Charles Sherrington
• Emmanuel Pierrot-Deseilligny
• David Burke

Seminal works

• sherrington-1906
• pierrot-deseilligny-burke-2012
• proske-gandevia-2012

Frequently asked questions

Почему рефлекс растяжения называют моносинаптическим?

Потому что афферент Ia от мышечного веретена синаптически связан непосредственно с альфа-мотонейроном той же мышцы, с одним синапсом между сенсорным входом и моторным выходом.

Что добавляет присутствие интернейронов в полисинаптическом рефлексе?

Интернейроны позволяют одному стимулу рекрутировать несколько мышц через спинальные сегменты, увеличивают латентность и позволяют формировать и модулировать ответ, как, например, при сгибательном рефлексе отдергивания.