การควบคุมการเคลื่อนไหว: วงจรสะท้อนและระบบการจัดระเบียบการเคลื่อนไหว
การควบคุมการเคลื่อนไหวคือชุดของกระบวนการทางระบบประสาทที่ระบบประสาทใช้ในการจัดระเบียบและดำเนินการเคลื่อนไหว ตั้งแต่ปฏิกิริยาสะท้อนไขสันหลังที่ง่ายที่สุดไปจนถึงการกระทำโดยสมัครใจที่มีเป้าหมาย พื้นที่นี้จะแนะนำผู้อ่านให้เข้าใจว่าวงจรสะท้อน การตอบสนองทางประสาทสัมผัส คำสั่งจากส่วนบนของสมอง เซลล์ประสาทสั่งการ และวงจรยับยั้งทำงานร่วมกันอย่างไรในระบบที่มีหลายชั้น เพื่อเปลี่ยนความตั้งใจและความรู้สึกให้เป็นการทำงานของกล้ามเนื้อที่ประสานกัน
Definition
การควบคุมการเคลื่อนไหวหมายถึงการจัดระเบียบของระบบประสาทแบบลำดับชั้นและแบบกระจายอำนาจ ซึ่งครอบคลุมวงจรสะท้อนไขสันหลัง ระบบประสาทขาลงจากก้านสมองและเปลือกสมอง และเซลล์ประสาทสั่งการที่ขับเคลื่อนกล้ามเนื้อ ซึ่งสร้าง ประสานงาน และปรับการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่อง
Scope
พื้นที่นี้ครอบคลุมตรรกะการจัดระเบียบของระบบการเคลื่อนไหวในฐานะหัวข้ออ้างอิง: วงจรสะท้อนในฐานะหน่วยพื้นฐาน การตอบสนองจากตัวรับรู้ตำแหน่งของร่างกาย วิถีประสาทขาลงและเซลล์ประสาทสั่งการส่วนบนที่ควบคุมการเคลื่อนไหว เซลล์ประสาทสั่งการส่วนล่างและหน่วยสั่งการที่ทำหน้าที่เป็นผลลัพธ์สุดท้ายร่วมกัน และวงจรยับยั้งที่ช่วยสร้างการกระทำที่ประสานกัน เป็นพื้นฐานความรู้เกี่ยวกับการสร้างและการควบคุมการเคลื่อนไหว ไม่ใช่แนวทางทางคลินิกสำหรับภาวะใดๆ
Sub-topics
Core questions
- วงจรสะท้อนคืออะไร และทำหน้าที่เป็นหน่วยพื้นฐานของผลลัพธ์การเคลื่อนไหวได้อย่างไร?
- การตอบสนองจากตัวรับรู้ตำแหน่งของร่างกายให้ข้อมูลและทำให้การเคลื่อนไหวมีเสถียรภาพได้อย่างไร?
- วิถีประสาทขาลงและเซลล์ประสาทสั่งการส่วนบนสั่งการและปรับอุปกรณ์ไขสันหลังได้อย่างไร?
- เซลล์ประสาทสั่งการส่วนล่างและหน่วยสั่งการจัดระเบียบเป็นทางออกสุดท้ายร่วมกันไปยังกล้ามเนื้อได้อย่างไร?
- วงจรยับยั้งและการทำงานร่วมกันแบบผกผันประสานงานกล้ามเนื้อทำงานและกล้ามเนื้อปฏิปักษ์ได้อย่างไร?
Key concepts
- วงจรสะท้อน
- การตอบสนองทางประสาทสัมผัสและการรับรู้ตำแหน่งของร่างกาย
- เซลล์ประสาทสั่งการส่วนบนและส่วนล่าง
- หน่วยสั่งการและทางออกสุดท้ายร่วมกัน
- วิถีประสาทสั่งการขาลง
- การทำงานร่วมกันแบบผกผันและการยับยั้ง
- การจัดระเบียบการเคลื่อนไหวแบบลำดับชั้น
Key theories
- ทางออกสุดท้ายร่วมกัน
- Sherrington แย้งว่าเซลล์ประสาทสั่งการเป็นจุดบรรจบที่คำสั่งจากส่วนกลางทั้งหมด — ทั้งปฏิกิริยาสะท้อนและโดยสมัครใจ — ต้องผ่านไปถึงกล้ามเนื้อ ทำให้เป็นทางออกสุดท้ายร่วมกันของระบบการเคลื่อนไหว
- การจัดระเบียบการเคลื่อนไหวแบบลำดับชั้นและแบบกระจายอำนาจ
- การเคลื่อนไหวถูกควบคุมโดยระดับที่ทำงานร่วมกัน — วงจรไขสันหลัง ก้านสมอง และเปลือกสมอง — โดยที่ศูนย์ควบคุมที่สูงกว่ากำหนดเป้าหมายและพารามิเตอร์ ในขณะที่วงจรที่ต่ำกว่าจัดการการดำเนินการและการตอบสนองอย่างรวดเร็ว แทนที่จะเป็นศูนย์ควบคุมเดียว
Mechanisms
ระบบการเคลื่อนไหวจัดระเบียบเป็นระดับที่ทำงานร่วมกัน ที่ฐาน วงจรสะท้อนเชื่อมโยงตัวรับความรู้สึกกับเซลล์ประสาทสั่งการผ่านไขสันหลัง ทำให้เกิดการตอบสนองที่รวดเร็วและเป็นแบบแผน ตัวรับรู้ตำแหน่งของร่างกาย (proprioceptors) — กระสวยกล้ามเนื้อ (muscle spindles) และอวัยวะเอ็นกอลจิ (Golgi tendon organs) — รายงานความยาว ความเร็ว และแรงของกล้ามเนื้ออย่างต่อเนื่อง โดยส่งข้อมูลไปยังวงจรไขสันหลังและวงจรเหนือไขสันหลัง วิถีประสาทขาลงจากเปลือกสมองและก้านสมองสั่งการและปรับวงจรไขสันหลังเหล่านี้ โดยระบบคอร์ติโคสไปนัล (corticospinal system) สนับสนุนการเคลื่อนไหวที่ละเอียดอ่อนและมีทักษะ เซลล์ประสาทสั่งการของส่วนหน้าของไขสันหลัง (ventral horn) เป็นทางออกสุดท้ายร่วมกัน: แต่ละเซลล์พร้อมกับใยกล้ามเนื้อที่มันไปเลี้ยง ประกอบกันเป็นหน่วยสั่งการ (motor unit) และการเรียกใช้งานตามลำดับจะช่วยปรับระดับแรง อินเตอร์นิวรอนยับยั้ง (inhibitory interneurons) ทำให้เกิดการทำงานร่วมกันแบบผกผัน (reciprocal innervation) โดยคลายกล้ามเนื้อปฏิปักษ์ (antagonists) ขณะที่กล้ามเนื้อทำงาน (agonists) หดตัว เพื่อให้ระบบที่มีหลายชั้นนี้สร้างการเคลื่อนไหวที่ราบรื่นและประสานกัน
Clinical relevance
ความเข้าใจว่าระบบการเคลื่อนไหวจัดระเบียบอย่างไรเป็นพื้นฐานในการตีความสัญญาณการเคลื่อนไหวในสาขาวิทยาศาสตร์สุขภาพ — ตัวอย่างเช่น ความแตกต่างแบบคลาสสิกระหว่างรูปแบบเซลล์ประสาทสั่งการส่วนบนและส่วนล่าง พื้นที่นี้อธิบายการจัดระเบียบทางสรีรวิทยาเพื่อการศึกษาและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล
Evidence & guidelines
การจัดระเบียบของการควบคุมการเคลื่อนไหวตั้งอยู่บนการวิจัยทางสรีรวิทยาที่ยาวนาน ตั้งแต่การศึกษาปฏิกิริยาสะท้อนของ Sherrington ไปจนถึงการทบทวนสมัยใหม่เกี่ยวกับวิถีประสาทขาลง หน่วยสั่งการ และการรับรู้ตำแหน่งของร่างกาย โหนดหัวข้อภายใต้พื้นที่นี้สรุปฐานหลักฐานดังกล่าว โหนดปัจจุบันนี้เป็นภาพรวมเบื้องต้นมากกว่าแนวทางปฏิบัติ
History
แนวคิดสมัยใหม่ของการควบคุมการเคลื่อนไหวเติบโตมาจากการศึกษาปฏิกิริยาสะท้อนและการทำงานร่วมกันแบบผกผันของ Sherrington ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ซึ่งกำหนดให้เซลล์ประสาทสั่งการเป็นทางออกสุดท้ายร่วมกัน งานในศตวรรษที่ 20 ได้ขยายภาพนี้ขึ้นไปสู่ระบบเปลือกสมองและก้านสมองส่วนบน และปรับปรุงความเข้าใจเกี่ยวกับหน่วยสั่งการและการตอบสนองจากตัวรับรู้ตำแหน่งของร่างกาย ทำให้เกิดแบบจำลองแบบหลายชั้นที่สรุปไว้ที่นี่
Key figures
- Charles Sherrington
- Roger Lemon
- Uwe Proske
- Elwood Henneman
Related topics
Seminal works
- sherrington-1906
- lemon-2008
- heckman-enoka-2012
- proske-gandevia-2012
Frequently asked questions
- ความแตกต่างระหว่างเซลล์ประสาทสั่งการส่วนบนและส่วนล่างคืออะไร?
- เซลล์ประสาทสั่งการส่วนบนมีต้นกำเนิดในเปลือกสมองหรือก้านสมองและส่งคำสั่งขาลง; เซลล์ประสาทสั่งการส่วนล่างอยู่ในไขสันหลังหรือก้านสมองและส่งสัญญาณโดยตรงไปยังกล้ามเนื้อ ซึ่งเป็นทางออกสุดท้ายร่วมกัน
- ทำไมระบบการเคลื่อนไหวจึงถูกอธิบายว่าเป็นแบบลำดับชั้น?
- เนื่องจากการควบคุมกระจายอยู่ทั่วระดับต่างๆ — วงจรสะท้อนไขสันหลัง ก้านสมอง และเปลือกสมอง — โดยที่ศูนย์ควบคุมที่สูงกว่ากำหนดเป้าหมายและพารามิเตอร์ ในขณะที่วงจรที่ต่ำกว่าจัดการการดำเนินการและการตอบสนองอย่างรวดเร็ว