Khoa học thần kinh vận động và kiểm soát vận động
Khoa học thần kinh vận động và kiểm soát vận động là lĩnh vực vật lý trị liệu nghiên cứu cách hệ thần kinh lập kế hoạch, tạo ra và điều chỉnh các cử động có mục đích, cũng như cách hiểu biết đó định hướng việc đánh giá và tái giáo dục vận động sau chấn thương hoặc bệnh tật. Lĩnh vực này liên kết khoa học thần kinh cơ bản và cơ sinh học với các nhiệm vụ vận động hàng ngày mà các nhà vật lý trị liệu thường làm việc: vươn tới, đứng, giữ thăng bằng và đi bộ.
Definition
Khoa học thần kinh vận động và kiểm soát vận động là nghiên cứu liên ngành về các quá trình thần kinh, cơ sinh học và hành vi mà qua đó các cử động có mục tiêu được tổ chức, thực hiện, học hỏi và điều chỉnh, được áp dụng trong vật lý trị liệu để hiểu và tái giáo dục vận động.
Scope
Lĩnh vực này định hướng bốn chủ đề chi tiết: học vận động và lập kế hoạch vận động, phân tích dáng đi và huấn luyện dáng đi, thăng bằng và kiểm soát tư thế, và phối hợp và tích hợp vận động. Nó xem vận động như một vấn đề mà hệ thần kinh giải quyết lặp đi lặp lại trong các điều kiện thay đổi, dựa trên lý thuyết kiểm soát vận động, sinh lý thần kinh cảm giác vận động và cơ sinh học. Đây là một tổng quan giáo dục tham khảo về khoa học vận động, không phải là một cẩm nang điều trị cá nhân hóa.
Sub-topics
Core questions
- Hệ thần kinh lập kế hoạch và phối hợp nhiều bậc tự do liên quan đến cả những cử động đơn giản như thế nào?
- Vận động được học, duy trì và chuyển giao như thế nào, và điều đó có thể định hướng phục hồi chức năng ra sao?
- Thăng bằng, dáng đi và phối hợp được kiểm soát như thế nào, và điều gì thay đổi sau chấn thương thần kinh hoặc cơ xương khớp?
Key concepts
- Vấn đề bậc tự do
- Mô hình nội tại và kiểm soát tiến nhanh (feedforward control)
- Phản hồi cảm giác và kiểm soát phản hồi (feedback control)
- Học vận động và thích nghi
- Kiểm soát tư thế và thăng bằng
- Phối hợp và hiệp đồng vận động (motor synergies)
- Chu kỳ dáng đi và kiểm soát vận động
Mechanisms
Vận động phát sinh từ sự tương tác giữa lập kế hoạch trung tâm và phản hồi cảm giác. Hệ thần kinh được cho là sử dụng các mô hình nội tại dự đoán các hậu quả cảm giác của các lệnh vận động, cho phép kiểm soát tiến nhanh (feedforward control), trong khi phản hồi cảm thụ bản thể, thị giác và tiền đình điều chỉnh lỗi và cập nhật các dự đoán đó (Krakauer 2019). Một vấn đề thường gặp là cơ thể có nhiều bậc tự do hơn bất kỳ nhiệm vụ nào yêu cầu, vì vậy việc kiểm soát được tổ chức thành các mô hình phối hợp hoặc hiệp đồng (synergies) thay vì các lệnh độc lập cho từng khớp hoặc cơ (Latash 2012). Tư thế và thăng bằng được kiểm soát liên tục như một nền tảng cho vận động tự nguyện, tích hợp nhiều giác quan để giữ khối lượng cơ thể trên cơ sở hỗ trợ của nó (Horak 2006). Trong phục hồi chức năng, các cơ chế này định hình việc tái giáo dục vận động như một quá trình học lại và điều chỉnh kiểm soát chứ không chỉ đơn thuần là tăng cường các bộ phận.
Clinical relevance
Đối với vật lý trị liệu, khoa học thần kinh vận động cung cấp cơ sở khái niệm để phân tích lý do tại sao một cử động bị suy giảm và cách thực hành và phản hồi có thể thay đổi nó. Hiểu biết về lập kế hoạch, học hỏi, thăng bằng và phối hợp giúp các nhà lâm sàng mô tả chính xác các vấn đề vận động và đọc các bằng chứng về tái giáo dục vận động. Lĩnh vực này là một tài liệu tham khảo định hướng về cách vận động được kiểm soát và nghiên cứu; nó không quy định đánh giá hoặc điều trị cá nhân.
Evidence & guidelines
Lĩnh vực này dựa trên một nền tảng tài liệu khoa học cơ bản và lâm sàng lâu dài hơn là một hướng dẫn duy nhất. Các sách giáo khoa tổng hợp (Shumway-Cook & Woollacott 2017; Latash 2012) và các đánh giá về học vận động (Krakauer 2019) và kiểm soát thăng bằng (Horak 2006) cung cấp khung tham chiếu tiêu chuẩn được sử dụng trong giáo dục vật lý trị liệu.
History
Khoa học kiểm soát vận động hiện đại thường được truy nguyên từ Nikolai Bernstein, người đã định hình lại vận động như vấn đề làm chủ các bậc tự do dư thừa của cơ thể. Trong suốt cuối thế kỷ XX, lĩnh vực này đã tiếp thu các ý tưởng về hệ thống điều khiển và tính toán (mô hình nội tại, điều khiển tối ưu) và tích hợp chúng với sinh lý thần kinh và cơ sinh học. Trong vật lý trị liệu, các sách giáo khoa như của Shumway-Cook và Woollacott đã giúp chuyển dịch khoa học này thành một khuôn khổ để phân tích và tái giáo dục vận động lâm sàng.
Key figures
- Nikolai Bernstein
- Anne Shumway-Cook
- Marjorie Woollacott
- Mark Latash
- John Krakauer
- Fay Horak
Related topics
Seminal works
- shumway-cook-2017
- latash-2012
- krakauer-2019
- horak-2006
Frequently asked questions
- Sự khác biệt giữa kiểm soát vận động và cơ sinh học là gì?
- Cơ sinh học mô tả các lực cơ học và chuyển động của cơ thể, trong khi kiểm soát vận động nghiên cứu cách hệ thần kinh tổ chức và điều chỉnh các chuyển động đó. Khoa học thần kinh vận động kết hợp cả hai để giải thích cách các cử động có mục đích được tạo ra và học hỏi.
- Tại sao kiểm soát vận động lại quan trọng đối với vật lý trị liệu?
- Nhiều vấn đề vật lý trị liệu là vấn đề về vận động, không chỉ về sức mạnh hay tầm vận động. Hiểu cách vận động được lập kế hoạch, học hỏi, giữ thăng bằng và phối hợp cung cấp cho các nhà lâm sàng một khuôn khổ để phân tích vận động bị suy giảm và để diễn giải bằng chứng về tái giáo dục vận động.