12 Motorika II Motorika II2 Úvod Motorika II3 http://www.frontiersin.org/files/Articles/42416/fnhum-07-00085-HTML/image_m/fnhum-07-00085-g001.jpg http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Subkortikální (kmenové) dráhy pro kontrolu dolních motoneuronů Motorika II4 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 Pohybové vzorce a rytmické pohybové vzorce Motorika II5 • 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) http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Pohybové vzorce a rytmické pohybové vzorce Motorika II6 • 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) http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Pohybové vzorce a rytmické pohybové vzorce Motorika II7 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 Pohybové vzorce a rytmické pohybové vzorce Motorika II8 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. Kortikální dráhy pro kontrolu dolních motoneuronů Motorika II9 Tractus corticospinalis Tractus corticobulbaris Volní motorika Volní motorika Motorika II10 Idea Association cortex Premotor + Motor cortex Basal Ganglia Lateral cerebellum Movement Intermediate Cerebellum ExecutionPlanning http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Volní motorika Motorika II11 • 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 Pyramidová dráha Motorika II12 • 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 http://images.slideplayer.com/14/4330915/slides/slide_34.jpg Primární motorický kortex Motorika II13 http://www.emunix.emich.edu Kortikální motorické oblasti Motorika II14 • 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 Bazální ganglia Motorika II15 • 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 Bazální ganglia Motorika II16 • 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 Bazální ganglia - vstupy Motorika II17 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 Bazální ganglia Motorika II18 Řízení motoriky realizováno dvěma okruhy ✓Přímá dráha Aktivace motorického kortexu ✓Nepřímá dráha Inhibice motorického kortexu Přímá dráha Motorika II19 Kortex Corpus striatum Globus pallidus internus (Gpi) Thalamus Kortex http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Přímá dráha Motorika II20 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations • Motorická jádra thalamu aktivují motorický kortex • GPi tonicky tlumí motorická jádra thalamu • Aktivované corpus striatum pulsně inhibuje Gpi, což přechodně desinhibuje motorická jádra thalamu Přímá dráha Motorika II21 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations • Motorická jádra thalamu aktivují motorický kortex • GPi tonicky tlumí motorická jádra thalamu • Aktivované corpus striatum pulsně inhibuje Gpi, což přechodně desinhibuje motorická jádra thalamu Přímá dráha Motorika II22 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations • Motorická jádra thalamu aktivují motorický kortex • GPi tonicky tlumí motorická jádra thalamu • Aktivované corpus striatum pulsně inhibuje Gpi, což přechodně desinhibuje motorická jádra thalamu Nepřímá dráha Motorika II http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Kortex Corpus striatum Globus pallidus externus (GPe) GPiNucleus subthalamicus (NS) Nepřímá dráha Motorika II24 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations • NS aktivuje GPi • GPe tonicky tlumí NS • Corpus striatum pulsně inhibuje GPe Desinhibice NS Aktivace Gpi Nepřímá dráha Motorika II25 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations • NS aktivuje GPi • GPe tonicky tlumí NS • Corpus striatum pulsně inhibuje GPe Desinhibice NS Aktivace Gpi Nepřímá dráha Motorika II26 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations • NS aktivuje GPi • GPe tonicky tlumí NS • Corpus striatum pulsně inhibuje GPe Desinhibice NS Aktivace Gpi Nepřímá dráha Motorika II27 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations • NS aktivuje GPi • GPe tonicky tlumí NS • Corpus striatum pulsně inhibuje GPe Desinhibice NS Aktivace Gpi Nepřímá dráha Motorika II28 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations • NS aktivuje GPi • GPe tonicky tlumí NS • Corpus striatum pulsně inhibuje GPe Desinhibice NS Aktivace Gpi Nepřímá dráha Motorika II29 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations • 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 Rozdíl mezi přímou a nepřímou dráhou Motorika II30 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations • Přímá dráha ➢ Aktivace motorického kortexu • Nepřímá dráha ➢ Inhibice motorického kortexu Rozdíl mezi přímou a nepřímou dráhou Motorika II31 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations • Přímá dráha ➢ Aktivace motorického kortexu • Nepřímá dráha ➢ Inhibice motorického kortexu Dopaminergic projections Motorika II32 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations • Pro činnost corpus striatum je stěžejní dopaminergní projekce ze s. nigra pars compacta • Aktivace přímé dráhy ➢ D1 receptory • Inhibice nepřímé dráhy ➢ D2 receptory Dopaminergic projections Motorika II33 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations • Pro činnost corpus striatum je stěžejní dopaminergní projekce ze s. nigra pars compacta • Aktivace přímé dráhy ➢ D1 receptory • Inhibice nepřímé dráhy ➢ D2 receptory Bazální ganglia Motorika II34 • 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 http://www.slideshare.net/CsillaEgri/presentations Mozeček Motorika II35 • Koordinace • Podobně jako bazální ganglia hraje i mozeček nezastupitelnou roli nejen při koordinaci pohybu, ale i při „koordinaci“ myšlenek http://www.slideshare.net/HarshshaH103/cerebellum-its-function-and-releveance-in-psychiatry Mozeček Motorika II36 • Vestibulocerebellum – Udržení tělesné rovnováhy – Koordinace očních pohybů – Vstupy • Vestibulární jádra – Výstupy • Vestibulární jádra • Retikulární fomrace http://www.slideshare.net/HarshshaH103/cerebellum-its-function-and-releveance-in-psychiatry Mozeček Motorika II37 • Vestibulocerebellum – Udržení tělesné rovnováhy – Koordinace očních pohybů – Vstupy • Vestibulární jádra – Výstupy • Vestibulární jádra • Retikulární fomrace http://www.slideshare.net/HarshshaH103/cerebellum-its-function-and-releveance-in-psychiatry Mozeček Motorika II38 • Spinocerebellum – Integrace senzorických vstupů za účelem zajištění hladkosti a koordinovanosti volní hybnosti – Spoje • Bazální gangla • Thalamus • Neokortex • Mícha http://www.slideshare.net/HarshshaH103/cerebellum-its-function-and-releveance-in-psychiatry Mozeček Motorika II39 • Spinocerebellum – Mechanismy ➢ Klíčové nejen pro samotné vykonání pohybu, ale i pro motorické učení • Feedback error learning ✓ Implementace senzorické odchylky do pohybového vzorce • Anticipace pohybu http://www.slideshare.net/HarshshaH103/cerebellum-its-function-and-releveance-in-psychiatry Mozeček Motorika II40 • Neocerebellum ➢ Koordinace myšlenekových a emočních procesů – Kognitivní regulace ✓ Řečové funkce ✓ Pracovní paměť ✓ Sociální chování – Emoční regulace ✓ Zpracování emocí – Nejdůležitější spoje • Prefrontální korová oblast • Amygdala http://www.slideshare.net/HarshshaH103/cerebellum-its-function-and-releveance-in-psychiatry 80. Hierarchická organizace motorického systému – reflexní vs. volní pohybová aktivita Motorika I41 • Hierarchie pohybové aktivity • Reflex – ekonomický, uniformní, rychlý • Rytmický – ekonomické řešení pro uniformní komplexní pohyby (dýchání chůze…) • Volní – neekonomický, unikátní, relativně pomalý • Klasifikace a základní popis reflexů • Fixed action pattern rytmický pohyb (definice, příklady) • Volní pohybová aktivita • Přehled struktur zapojených do plánování a realizace volní pohybové aktivity • Organizace motorického kortexu (primární, premotorícký a supplementární…) • Základní popis pyramidové dráhy 81. Základní funkce bazálních ganglií Motorika II42 • Stručný popis funkce bazálních ganglií (smyčky, motorická, nemotorická) • Přehled jader a spojů bazálních ganglií • Popis přímé a nepřímé dráhy