Hệ thống vận động và kiểm soát chuyển động

Hệ thống vận động lập kế hoạch, lựa chọn và thực hiện chuyển động, chuyển đổi mục tiêu thành các kiểu hoạt động cơ phối hợp. Nó bao gồm vỏ não vận động và các đường dẫn truyền xuống, hạch nền và tiểu não giúp định hình và tinh chỉnh chuyển động, cùng với thân não và các mạch tủy sống cuối cùng điều khiển các neuron vận động.

Definition

Hệ thống vận động bao gồm các cấu trúc vỏ não, dưới vỏ não, thân não và tủy sống cùng nhau lập kế hoạch, khởi xướng, phối hợp và thực hiện các chuyển động tự ý và phản xạ, bao gồm vỏ não vận động chính, các vùng tiền vận động và vận động bổ sung, hạch nền, tiểu não, các đường dẫn truyền xuống và các mạch vận động tủy sống.

Scope

Mục này bao gồm tổ chức phân cấp và song song của kiểm soát vận động: các vùng vận động vỏ não và bó vỏ não-tủy sống, vai trò của hạch nền và tiểu não trong việc lựa chọn và phối hợp, và mã hóa quần thể của chuyển động. Đây là tài liệu tham khảo-giáo dục và không cung cấp hướng dẫn chẩn đoán hoặc điều trị các rối loạn vận động.

Core questions

• Cơ thể được biểu diễn như thế nào trong vỏ não vận động và sự biểu diễn đó được tổ chức ra sao?
• Các quần thể neuron vỏ não mã hóa hướng và các thông số của chuyển động như thế nào?
• Hạch nền và tiểu não đóng góp như thế nào vào việc lựa chọn và phối hợp chuyển động?

Key concepts

• Người lùn vận động (Motor homunculus) và bản đồ cơ thể (somatotopy)
• Bó vỏ não-tủy sống (tháp)
• Mã hóa vector quần thể của hướng chuyển động
• Các vòng lặp vỏ não-hạch nền-đồi thị-vỏ não
• Phối hợp và sửa lỗi của tiểu não
• Neuron vận động trên và dưới

Mechanisms

Chuyển động tự ý được tổ chức theo cấp bậc và song song. Kích thích trong phẫu thuật của Penfield và Boldrey đã lập bản đồ biểu diễn vận động theo bản đồ cơ thể (somatotopic), người lùn vận động (motor homunculus), trên khắp hồi trước trung tâm. Trong vỏ não vận động, hướng chuyển động không chỉ được mã hóa bởi các tế bào đơn lẻ mà bởi các quần thể neuron được điều chỉnh rộng rãi, như Georgopoulos và các đồng nghiệp đã chỉ ra với khung vector quần thể. Hạch nền hoạt động thông qua các vòng lặp song song được phân tách một phần, góp phần vào việc lựa chọn hành động và điều chỉnh quy mô chuyển động, như Alexander và các đồng nghiệp đã mô tả, trong khi tiểu não hỗ trợ phối hợp, định thời gian và điều chỉnh dựa trên lỗi, đồng thời cũng tham gia vào các chức năng không vận động. Các đường dẫn truyền vỏ não-tủy sống và thân não mang các lệnh này đến các neuron vận động tủy sống để kích hoạt cơ bắp.

Clinical relevance

Tổn thương ở các cấp độ khác nhau của hệ thống vận động tạo ra các hình ảnh lâm sàng riêng biệt, từ các tổn thương vỏ não và vỏ não-tủy sống đến các hội chứng đặc trưng của bệnh hạch nền và tiểu não, làm cho tổ chức này trở nên cơ bản đối với thần kinh học lâm sàng. Mục này mô tả kiến trúc vận động bình thường để tham khảo giáo dục và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc quản lý bất kỳ rối loạn vận động nào.

Evidence & guidelines

Kiến thức về kiểm soát vận động bắt nguồn từ lập bản đồ kích thích vỏ não, ghi nhận đơn vị và quần thể, các nghiên cứu tổn thương và theo dõi đường dẫn truyền, và hình ảnh thần kinh ở người. Bản đồ somatotopic đến từ các nghiên cứu kích thích của Penfield và Boldrey và giải thích mã hóa quần thể từ Georgopoulos và các đồng nghiệp; kiến trúc vòng lặp của hạch nền được tóm tắt bởi Alexander và các đồng nghiệp. Các tài liệu tham khảo tiêu chuẩn xuất hiện trong các sách giáo khoa thần kinh học toàn diện.

History

Sự định vị chức năng vận động đã tiến bộ thông qua các thí nghiệm kích thích và tổn thương vào thế kỷ XIX và được lập bản đồ ở người bởi công trình trong phẫu thuật của Penfield và Boldrey vào những năm 1930. Các ghi nhận đơn vị vào giữa và cuối thế kỷ XX đã tiết lộ cách các quần thể vỏ não mã hóa chuyển động, và mô hình vòng lặp song song của hạch nền đã định hình lại các đóng góp dưới vỏ não vào việc lựa chọn chuyển động, với công trình sau này mở rộng vai trò của tiểu não ngoài sự phối hợp vận động thuần túy.

Key figures

• Wilder Penfield
• Apostolos Georgopoulos
• Garrett Alexander
• Peter Strick

Seminal works

• penfield-boldrey-1937
• georgopoulos-1986
• alexander-1990

Frequently asked questions

Người lùn vận động (motor homunculus) là gì?

Người lùn vận động là bản đồ cơ thể (somatotopic map) của cơ thể trên vỏ não vận động chính, trong đó các bộ phận cơ thể liền kề được biểu diễn ở các vùng vỏ não liền kề và các bộ phận đòi hỏi kiểm soát tinh vi chiếm các vùng lớn không cân xứng; nó được Penfield và Boldrey lập bản đồ.

Vỏ não vận động mã hóa hướng của một chuyển động như thế nào?

Các neuron vỏ não vận động riêng lẻ được điều chỉnh rộng rãi theo hướng chuyển động, và hướng của một chuyển động thực tế được dự đoán tốt hơn bởi hoạt động kết hợp của một quần thể neuron hơn là bởi bất kỳ tế bào đơn lẻ nào, ý tưởng vector quần thể được Georgopoulos và các đồng nghiệp giới thiệu.