13 Motorika II http://www.frontiersin.org/files/Articles/42416/fnhum-07-00085-HTML/image_m/fnhum-07-00085-g001.jpg Hierarchická organizace motorického systému DESCENDING SYSTEMS http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Reflex Reflexní motorická odpověď - Stereotypní (předvídatelná) - Mimovolní Proprioceptivní Exteroceptivní Monosynaptické Polysynaptické Monosegmentální Polysegmentální The afferent and efferent fibers often pass in the same nerve. Stimulus Response ©BSNJAMIN.CUMMNGS Sensory cell body white matter Integration center Association! neuron A ^ ^ gray ord (CNS) matter Motor cell body http://www.slideshare.net/CsillaEgri/presentations Proprioceptivní míšní reflexy • Myotatický reflex - Monosynaptický - Monosegmentální - Svalová vřeténka • Homonymní sval - aktivace • Antagonista - inhibice • Fazická odpověď (la) - Ochrana před nadměrným natažením extrafuzálních vláke • Tonická odpověď (la a II) - Udržení svalového tonu ] DRG cell Receptor: Muscle spindle stretches and fires. Afferent path: Action potential travels through sensory neuron. Stimulus: Tap to tendon stretches muscle. Thp patpiia? tendon (knee jerk) nlltx illustrates a monosynaptic stretch rvfltx and reciprocal inhibition of ttw aiilayoiilattu nnHol>. Response: Quadriceps contracts, swinging lower leg forward. Efferent path 1: 1« Somatic motor neuron I /« Efferent path 2: Interneuron inhibiting somatic motor neuron Z Effector 2: Hamstring muscle Response: Hamstring stays relaxed, allowing extension of leg (reciprocal inhibition). copyright 1) 200/i-v - pu&tstiftgai&afltantacumfiings. Fig. 13-7 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Proprioceptivní Inverzní myotatický reflex - Monosegmentální - Di-polysynaptický - Golgiho šlachová vřeténka Homonymní sval - inhibice Antagonista - aktivace Ochrana svalu před mechanickým poškozením při velké zátěži míšní reflexy Golgi tendon reflex protects the muscle from excessively heavy loads by causing the muscle to relax and drop the load. Copyright O2007 Pearson Education, Inc.. publishing as Benjamin Cummlngs. Fig, 13~6b http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Exteroceptivní reflexy • Polysynaptické • Polysegmentální 37 http://images.slideplayer.com/15/4638059/slides/slide_37.jpg To motor neurons in other segments of the spinal cord Extensors stimulated Flexors inhibited / \ Painful stimulus KEY - Sensory neuron ---- (stimulated) Excitatory - - -1 interneuron ——■ Motor neuron (stimulated) Motor neuron (inhibited) Inhibitory interneuron http://www.easynotecards.com/uploads/920/77/lc7a7974_150bb922c9b_8000_00004383.png Subkortikální (kmenové) dráhy pro kontrolu dolních motoneuronů Mediální systém • Kontrola axiálních svalů • Tr. Vestibulospinalis - Reflexní kontrola rovnováhy a posturální motoriky • Tr. Reticulospinalis - Regulace svalového tonu (posturální motorika) • Tr. Tectospinalis - Koordinace pohybu hlavy a OCI Laterálni systém • Kontrola distálních svalů • „Reflexní" motorika končetin • Původní funkce nahrazena tr. corticospinalis • Tr. Rubrospinalis • Tr. rubrobulbaris Pohybové vzorce a rytmické pohybové vzorce • Fixed action patterns (např. polykání) - Neuronové sítě zajišťující komplexní motorickou akci • Central pattern generator (např. chůze, dýchání) - Neuronové sítě produkující rytmickou aktivitu - „Spontánně opakované fixed action patterns'' - Zpětná vazba není nutná Pohybové vzorce a rytmické pohybové vzorce • Fixed action patterns (např. polykání) - Neuronové sítě zajišťující komplexní motorickou akci • Central pattern generátor (např. chůze, dýchání) - Neuronové sítě produkující rytmickou aktivitu - „Spontánně opakované fixed action patterns'' - Zpětná vazba není nutná • Lokalizace - Chůze - dolní hrudní a lumbální mícha - Dýchání - mozkový kmen - Polykání - prodloužená mícha/kmen • Různě vyjádřená kortikální modulace - Chůze (možno plně kontrolovat) - Dýchání (možno částečně kontrolovat) - Polykání (možno zahájit) Extension left leg right leg midbrain stimulation amplitude Flexion Slow walk Fast walk Trot Gallop 0.5 s B gait velocity command from basal ganglia, hypothalamus MLR steps/s CPG timer phase duration text flex gait velocity steps/s sensory phase switch H override ▲ jnJlTLTL CPG pattern forming layer n_n_ruui amplitude gait velocity ext spinal motor neuron pools flex stretch reflexes ext muscles flex intrinsic muscle properties la, II, lb afferents * force displacement #—► limbs »• ► Fig. 1. Neural control of locomotion. A) Increments in the intensity of stimulation of the MLR in the high decerebrate cat increased the cadence (step cycles/sec) of locomotion. Adapted from Shik et al. 1966.^1 B) Schematic of the velocity command hypothesis: a command signal specifying increasing body velocity descends from deep brain nuclei via the MLR to the spinal cord and drives the timing element of the spinal locomotor CPG to generate cycles of increasing cadence. Extensor phase durations change more than flexor phase durations. The command signal also drives the pattern formation layer to generate cyclical activation of flexor and extensor motoneurons. Loading of the activated muscles (e.g. supporting the moving body mass) is resisted by the muscles' intrinsic spring-like properties. This is equivalent to displacement feedback. Force and displacement sensed bymuscle spindle and Golgi tendon organ afferents reflexly activate motoneurons. A key role of these afferents is to adjust the timing of phase transitions, presumably by influencing or overriding the CPG timer. Adapted from Prochazka & Ellaway 2012.^ 00000100000100020100110100020202020202020200022300230102010001010100020102000223010001000002020153310201000001000201010000020102010202000001 Whelan PJ. Shining light into the black box of spinal locomotor networks. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 2010;365:2383-2395. drive (MLR) Figure 1. Schematic of model by Rybak & McCrca. The populations of intcrncurons are indicated by spheres, while the motoneurons arc represented by diamonds. This three-layer model consists of a rhythm-gencrating layer of extensor (RG-E) and flexor (RG-F) intcrncurons. Both populations have recurrent excitatory connections (sec also figure 2). These intcrncurons in turn receive mutually inhibitory input (Inrg cells). The drive projects to a pattern formation layer (PF), which acts through mutually inhibitory connections (Inpf cells) to sculpt the pattern, which is then output to the extensor and flexor motoneurons. The final output of the motoneurons is modulated by a final layer of la inhibitory intcrncurons (Ia-E, Ia-F) and Rcnshaw cells (R-E, R-F). Arrows indicate excitatory drive, while the filled circles indicate inhibitory drive. Reproduced with permission. CPG RG-E rhvthm generator PF-E pattern formation Mn-E ▼ C extensor Kortikální dráhy pro kontrolu dolních motoneuronů Tractus corticospinalis Tractus corticobulbaris Volní motorika Volní motorika http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Volní motorika • Výsledek součinnosti horního a dolního motoneuronu • Bazální ganglia - Motorický „gating"- iniciace žádoucích a inhibice nežádoucích pohybů • Mozeček - Koordinace pohybu Movement http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Pyramidová dráha RIGHT SIDE OF BODY Primary motor area of cerebral cortex A UPPER — MOTOR NEURONS Horní motoneuron - Primární motorický kortex Dolní motoneuron - Přední roh míšní Tractus corticospinalis lateralis - 90% vláken Tractus corticospinalis anterior - 10% vláken - Nejkaduálnější vlákna zasahují do horních ^j™^ thorakální ch segmentů tract Crossing in Tractus corticobulbaris spinaicord Spinal nerve t t: I Sninal cord Primární motorický kortex Frontal lobe Parietal lobe ^ ^ ^ é ^ Ý- Face Í»J —1 J Toes «ums .<>> Jaw Pharynx Primary motor cortex Copyrightů Pearson Education, Inc.. publishing as BenjarnIn Cummincjs. intra- ^¥T^V abdominal http://www.emunix.emich.edu ^ Primary somatosensory cortex Kortikální motorické oblasti • Primární motorická oblast (area 4) - Somatotopické uspořádání - Kontrola dolních motoneuronů • Premotorický kortex (area 6 laterálně) - Příprava strategie pohybu pohybu • Sensorimotorická transformace • Výběr pohybových vzorců • Suplementární motorická oblast (area 6 mediálně) - Podílí se na plánování komplexních pohybů • Pohyby pomocí obou končetin • Složité pohybové sekvence - Aktivována i při představení si komplexního pohybu Area 4 http://www.slideshare.net/CsillaEgri/presentations