运动控制与运动

运动控制是研究神经系统如何组织肌肉和关节以实现有目的的运动，以及该运动如何实时规划、执行和纠正的学科。在职业治疗中，它是支撑伸手、抓握、操作物体、姿势和运动的身体功能，通过对其进行检查，可以理解为什么个体在日常任务中的动作不精确、缓慢或费力。

Definition

运动控制是中枢神经系统指定、执行和持续纠正身体和肢体运动以实现目标的神经、物理和行为过程的集合。

Scope

本主题涵盖了作为个体能力的人体自主运动和姿势运动的神经和行为原理：运动规划、前馈和反馈控制、运动学习和适应，以及皮层、小脑、基底神经节和脊髓回路的贡献。它将运动控制视为与职业表现相关的参考主题，而非评估或治疗任何个体的方案。

Core questions

• 神经系统如何将预期的目标转化为协调的肌肉活动模式？
• 在运动过程中，前馈（预测性）控制和反馈（纠正性）控制是如何结合的？
• 误差信号如何驱动运动适应和运动学习？
• 皮层、小脑、基底神经节和脊髓的贡献在各自的作用中有什么不同？

Key concepts

• 运动规划与程序编制
• 前馈与反馈控制
• 运动适应与运动学习
• 自由度问题
• 中枢模式发生器
• 姿势控制与平衡
• 协调与协同

Key theories

内部模型与感觉预测

运动系统被认为会学习内部（前向）模型，这些模型预测运动的感觉后果；预测与实际反馈之间的差异是预测误差，它驱动在线纠正和逐次试验的适应。

最优反馈控制

运动可以被视为优化问题的解决方案，其中控制器在纠正仅对任务目标重要的偏差时，最小化成本（如努力和误差），同时考虑变异性和最小干预原则。

Mechanisms

目标导向的运动由一个分布式网络产生：运动皮层和前运动皮层指定运动参数，基底神经节有助于动作选择和调整，小脑精细化时间并预测感觉后果，而包括中枢模式发生器在内的脊髓回路则产生节律性和反射性输出。在运动过程中，系统会比较预测的和实际的感觉反馈；由此产生的误差支持快速的在线纠正，并在重复过程中支持底层内部模型的适应。最优反馈控制理论描述了控制器如何纠正与任务相关的误差，同时容忍不威胁目标的变异性。

Clinical relevance

理解运动控制有助于临床医生描述和推断干扰职业活动的运动问题，例如中风后伸手和抓握受损或协调手部使用困难。本条目旨在解释这些观察背后的科学原理作为参考；它不规定任何个体的评估工具、运动剂量或治疗方案。

Evidence & guidelines

这里的大部分证据基础是机制性和理论性的，而非指南驱动的：综述文章综合了关于适应、最优控制以及运动和协调回路的行为和神经生理学研究。转化性教科书总结了这些原理如何指导康复推理，但并未承诺采用单一方案。

History

20世纪的研究从基于反射和层级制的运动观转向系统和动力学观，其中控制是分布式的，并从神经系统、身体和任务的相互作用中产生。20世纪90年代和21世纪初的计算转向引入了内部模型、感觉预测和最优反馈控制公式，这些现在构成了理解运动学习和适应的许多框架。

Debates

运动中有多少是预测性的，有多少是反应性的？

关于前馈内部模型和在线感觉反馈的相对权重存在不同观点；目前的观点认为两者是持续整合的，其平衡会根据任务、速度和不确定性而变化。

Key figures

• Reza Shadmehr
• John Krakauer
• Karl Friston
• Anne Shumway-Cook

Seminal works

• shadmehr-2010
• friston-2011
• kiehn-2006

Frequently asked questions

运动控制与运动学习有什么区别？

运动控制是指神经系统如何在当下产生和纠正运动，而运动学习是指通过练习和随着时间适应预测误差而产生的这种能力的相对持久的变化。

为什么运动控制与职业治疗相关？

因为伸手、抓握、操作物体和保持姿势都依赖于协调运动；理解运动控制有助于解释日常职业活动的这些组成部分为何会失效以及它们如何通过练习而改变。