12 Motorika II 1 Úvod http://www.frontiersin.org/files/Articles/42416/fnhum-07-00085- HTML/image_m/fnhum-07-00085-g001.jpg http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations 2 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 očí Laterální systém • Kontrola distálních svalů • „Reflexní“ motorika končetin • Původní funkce nahrazena tr. corticospinalis • Tr. Rubrospinalis • Tr. rubrobulbaris 3 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 • 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) 4 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 • Lokalizace – Chůze – mozkový kmen, 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) 5 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.[22] 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.[23] https://en.wikipedia.org/wiki/Central_pattern_generator 6 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. 7 Kortikální dráhy pro kontrolu dolních motoneuronů Tractus corticospinalis Tractus corticobulbaris Volní motorika 8 Volní motorika Idea Association cortex Premotor + Motor cortex Basal Ganglia Lateral cerebellum Movement Intermediate Cerebellum ExecutionPlanning http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations 9 Volní motorika • Výsledek součinnosti horního a dolního motoneuronu • Bazální ganglia – Motorický „gating“ – iniciace žádoucích a inhibice nežádoucích pohybů • Mozeček – Koordinace pohybu http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations 10 • 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 thorakální ch segmentů • Tractus corticobulbaris Pyramidová dráha http://images.slideplayer.com/14/4330915/slides/slide_34.jpg 11 Primární motorický kortex http://www.emunix.emich.edu 12 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 http://www.slideshare.net/CsillaEgri/presentations 13 Bazální ganglia • Corpus striatum – Nucleus caudatus – Putamen • Globus pallidus (Pallidum) – Externum – Internum • Nucleus subthalamicus • Substantia nigra – Pars compacta – Pars reticulata • Motorická jádra thalamu http://www.slideshare.net/CsillaEgri/presentations 14 Bazální ganglia • Corpus striatum – Nucleus caudatus – Putamen • Globus pallidus (Pallidum) – Externum – Internum • Nucleus subthalamicus • Substantia nigra – Pars compacta – Pars reticulata • Motorická jádra thalamu http://www.slideshare.net/CsillaEgri/presentations 15 Bazální ganglia - vstupy Corpus striatum • Kromě primární zrakové a primární sluchové kůry dostává informace ze všech korových oblastí • Nejvíce informací – Z asociačních oblastí (frontální a parietální) – Z motorických oblastí http://www.slideshare.net/CsillaEgri/presentations 16 Bazální ganglia • Řízení motoriky realizováno dvěma okruhy – Přímá dráha • Aktivace motorického kortexu – Nepřímá dráha • Inhibice motorického kortexu 17 Přímá dráha Kortex Corpus striatum Globus pallidus internus (Gpi) Thalamus Kortex http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations 18 Přímá dráha • Motorická jádra thalamu aktivují motorický kortex • GPi tonicky tlumí motorická jádra thalamu • Aktivované corpus striatum pulsně inhibuje Gpi, což přechodně desinhibuje motorická jádra thalamu http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations 19 Přímá dráha • Motorická jádra thalamu aktivují motorický kortex • GPi tonicky tlumí motorická jádra thalamu • Aktivované corpus striatum pulsně inhibuje Gpi, což přechodně desinhibuje motorická jádra thalamu http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations 20 Přímá dráha • Motorická jádra thalamu aktivují motorický kortex • GPi tonicky tlumí motorická jádra thalamu • Aktivované corpus striatum pulsně inhibuje Gpi, což přechodně desinhibuje motorická jádra thalamu http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations 21 Nepřímá dráha Kortex Corpus striatum Globus pallidus externus (GPe) GPiNucleus subthalamicus (NS) http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations 22 Nepřímá dráha • NS aktivuje GPi • GPe tonicky tlumí NS • Corpus striatum pulsně inhibuje GPe Desinhibice NS Aktivace Gpi http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations 23 Nepřímá dráha • NS aktivuje GPi • GPe tonicky tlumí NS • Corpus striatum pulsně inhibuje GPe Desinhibice NS Aktivace Gpi http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations 24 Nepřímá dráha • NS aktivuje GPi • GPe tonicky tlumí NS • Corpus striatum pulsně inhibuje GPe Desinhibice NS Aktivace Gpi http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations 25 Nepřímá dráha • NS aktivuje GPi • GPe tonicky tlumí NS • Corpus striatum pulsně inhibuje GPe Desinhibice NS Aktivace Gpi http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations 26 Nepřímá dráha • NS aktivuje GPi • GPe tonicky tlumí NS • Corpus striatum pulsně inhibuje GPe Desinhibice NS Aktivace Gpi http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations 27 Nepřímá dráha • NS aktivuje GPi • GPe tonicky tlumí NS • Corpus striatum pulsně inhibuje GPe Desinhibice NS Aktivace Gpi • Existuje také méně významná přímá inhibice Gpi z GPe http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations 28 Rozdíl mezi přímou a nepřímou dráhou • Přímá dráha ➢ Aktivace motorického kortexu • Nepřímá dráha ➢ Inhibice motorického kortexu http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations 29 Rozdíl mezi přímou a nepřímou dráhou • Přímá dráha ➢ Aktivace motorického kortexu • Nepřímá dráha ➢ Inhibice motorického kortexu http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations 30 Dopaminergní projekce • Pro činnost corpus striatum je stěžejní dopaminergní projekce ze s. nigra pars compacta • Aktivace přímé dráhy ➢ D1 receptory • Inhibice nepřímé dráhy ➢ D2 receptory http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations 31 Dopaminergní projekce • Pro činnost corpus striatum je stěžejní dopaminergní projekce ze s. nigra pars compacta • Aktivace přímé dráhy ➢ D1 receptory • Inhibice nepřímé dráhy ➢ D2 receptory http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations 32 Bazální ganglia • Vedle motorické smyčky existují i další smyčky, které jdou přes jiná thalamická jádra • „Gating“ jiného druhu informace • Asociační smyčka • Limbická smyčka • Bazální ganglia hrají významnou roli v procesu myšlení • Spoje corpus striatum jsou plastické, což umožňuje učení a toto mělo nesmírný evoluční význam 33 Mozeček http://www.slideshare.net/HarshshaH103/cerebellum-its-function-and-releveance-in-psychiatry Koordinace 34 Mozeček Podobně jako bazální ganglia hraje i mozeček nezastupitelnou roli nejen při koordinaci pohybu, ale i při „koordinaci“ myšlenek 35