Ο σχεδιασμός και η εκτέλεση της κίνησης

Ο σχεδιασμός και η εκτέλεση της κίνησης

Το μυοσκελετικό σύστημα αποτελείται από μύες που δρουν σε ένα πολύ-αρθρικό οστέινο σκελετό. Η κίνηση του άκρου μέσω της μυϊκής δραστηριότητας επηρεάζεται από τη μηχανική των μυών και των αρθρώσεων.

Η κινητική συμπεριφορά περιγράφει πώς το άκρο ή το σώμα κινείται κατά τη διάρκεια εκτέλεσης του κινητικού "καθήκοντος" (motor task), αντανακλώντας τη συνδυασμένη δράση του νευρικού κυκλώματος που ελέγχει την κίνηση και τις μηχανικές ιδιότητες του άκρου. H νεύρο-φυσιολογία της κίνησης εξετάζει πώς οι διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου και της σπονδυλικής στήλης ελέγχουν και επιδρούν στην κίνηση.

Το κεντρικό νευρικό σύστημα (Central Nervous System, CNS) γενικά θεωρείται ότι έχει ιεραρχική οργάνωση με τρία επίπεδα: νωτιαίος μυελός, εγκεφαλικό στέλεχος και ο φλοιός του εγκέφαλου.

Ο νωτιαίος μυελός είναι το χαμηλότερο επίπεδο, συμπεριλαμβανομένων των κινητικών νευρώνων, το τελικό κοινό κινητικό μονοπάτι και τους νευρώνες που ολοκληρώνουν την αισθητική ανατροφοδότηση από το δέρμα, τους μυς και τις αρθρώσεις, με τις κατερχόμενες εντολές από τα ανώτερα εγκεφαλικά κέντρα. Η γκάμα των κινήσεων σε αυτό το επίπεδο περιλαμβάνει στερεότυπα πολυαρθρικά και πολυμελή αντανακλαστικά πατέντα, καθώς και τα βασικά κινητικά πρότυπα. 

Στο δεύτερο επίπεδο βρίσκονται περιοχές του εγκεφάλου όπως ο δικτυωτός σχηματισμός (Reticular Formation, RF) που σχετίζεται με τη δράση των σκελετικών μυών και τα αντανακλαστικά, και οι αιθουσαίοι πυρήνες (Vestibular Nuclei, VN) που διασυνδέουν την αιθουσοπαρεγκεφαλίδα με τον έλεγχο των κινήσεων της κεφαλής, του αυχένα και των οφθαλμών. Καθώς επίσης και αντιδράσεις της στάσης στις κινήσεις και στη θέση της κεφαλής.

Το υψηλότερο επίπεδο ελέγχου παρέχεται από τον εγκεφαλικό φλοιό, ο οποίος υποστηρίζει ένα μεγάλο και προσαρμόσιμο κινητικό δίκτυο.

Το διάγραμμα απεικονίζει μερικές από τις βασικές περιοχές που εμπλέκονται στη κίνηση με σκοπό την επίτευξη ενός στόχου. Ο σχεδιασμός της κίνησης και η οπτική ανατροφοδότηση παρέχονται μέσω του βρεγματικού λοβού και των προκινητικών περιοχών. Ο πρωτοταγής κινητικός φλοιός (Primary Motor Cortex, Μ1 ) προσφέρει τον μεγαλύτερο αριθμό νευραξόνων στην φλοιονωτιαία οδό και λαμβάνει ερεθίσματα από άλλες φλοιώδεις περιοχές που εμπλέκονται κυρίως στον σχεδιασμό της κίνησης. Οι σωματοαισθητικές πληροφορίες παρέχονται μέσω του πρωταταγούς σωματοαισθητικού φλοιού (Somatosensory Cortex, S1), τη περιοχή 5 του βρεγματικού φλοιού (5) και των παρεγκεφαλικών οδών. Τα βασικά γάγγλια (Basal Ganglia, BG) και η παρεγκεφαλίδα (Cerebellum, C) είναι επίσης σημαντικά για την κινητική λειτουργία μέσω των συνδέσεών τους με το M1 και άλλες περιοχές του εγκεφάλου.

(Ερυθρός πυρήνας, Red Nuclei (RN): Πρωτοταγής οπτικός φλοιός, Primary Visual Cortex (V1): περιοχή του οπίσθιου βρεγματικού φλοιού, Posterior Paretial Cortex (7): προκινητικός φλοιός, dorsal Premotor Cortex (dPM): συμπληρωματικός κινητικός φλοιός, Supplematory Motor Cortex (SMA): προμετωπιαίος φλοιός, Prefrontal Cortex (PF))

πηγή: Optimal feedback control and the neural basis of volitional motor control. Scott SH. Nat Rev Neurosci. 2004 Jul;5(7):532-46.