Управление произвольными движениями

Все процессы управления движением можно представить тремя блоками: 1) блоком инициации движения, включающим лимбическую систему и ассоциативные зоны коры больших полушарий; 2) блоком программирования движения, включающим мозжечок, подкорковые узлы, моторные, или двигательные, зоны коры больших полушарий и таламус как посредник между ними, а также некоторые структуры ствола головного мозга и спинного мозга; 3) исполнительным блоком, охватывающим мотонейроны спинного мозга и иннервируемые ими мышечные волокна, т.е. нейромоторные единицы. Следует иметь в виду, что управление движением включает наряду с командами, поступающими по прямым связям к мышцам, обширную информацию, поступающую в мозг по обратным связям от рецепторов опорно-двигательного аппарата и органов чувств.

Произвольные движения человека – это сознательно регулируемые движения. У человека они тесно связаны с речью. Произвольные движения, вызываемые инструкцией или внутренним побуждением человека, опосредованы внутренней речью, претворяющей замысел движения в план действий.

В процессе двигательной деятельности одновременно возникает множество замкнутых циклов регулирования, например, между корой больших полушарий и мозжечком, между мотонейронами спинного мозга и мышцей, и др. Как установил русский ученый Н.А. Бернштейн, система регуляции движения является многоэтажной, или многоуровневой системой. Важную роль в этой сложной функциональной системе играет кора больших полушарий, которая управляет процессами, протекающими в этих циклах регулирования, и направляет их на решение общей задачи – достижение цели движения.

Началу произвольной двигательной реакции предшествуют процессы афферентного синтеза, т.е. обработки нервных импульсов, поступающих от рецепторов и несущих информацию о состоянии организма и об окружающей обстановке, в которой нужно будет совершить двигательный акт. Вслед за этим происходит принятие решения об общей цели двигательного поведения.

Наиболее распространенными примерами произвольных движений, обусловливающих перемещение тела человека из одного места пространства в другое, являются ходьба, бег и плавание. Они характеризуются стереотипным движением конечностей. В спинном мозге обнаружена цепь нейронов, отвечающая за чередование периодов возбуждения и торможения мотонейронов мышц-сгибателей и мышц-разгибателей. Эту цепь назвали спинальным генератором шагания. Она может работать в автоматическом режиме.

Структуры спинного мозга находятся под непрерывным контролем отделов головного мозга. От головного мозга нервные импульсы поступают к мотонейронам спинного мозга двумя основными путями. Импульсы, поступающие по одному из этих путей, вызывают опережающую настройку мышечных рецепторов, а приходящие к мышце по другому пути приводят к ее сокращению.

Значительную роль в регуляции быстрых произвольных движений выполняет мозжечок, который обеспечивает коррекцию и точность постановки конечностей на основе сравнения информации о работе спинального генератора и реальных параметров движений. Наличие значительного притока импульсов от рецепторов мышц и суставов определяет роль мозжечка в качестве блока сравнения, осуществляющего общую регуляцию двигательных функций по принципу обратной связи. Вследствие этого команды, поступающие от мозжечка, быстро исправляют отклонения в траектории движения. Двигательные программы мозжечка обеспечивают общую траекторию движения путем объединения отдельных движений в целостный двигательный акт.

Большая роль в программировании медленных движений принадлежит подкорковым узлам. Считают, что подкорковые узлы формируют программы начала движения и его окончания.

Импульсы от мозжечка и подкорковых узлов поступают в ядра таламуса, которые активируются еще до возбуждения нейронов двигательной области коры больших полушарий и до появления двигательной реакции.

В ассоциативных зонах, расположенных в лобных и теменных долях коры больших полушарий, возникает замысел движения, формируются его цели и задачи. От ассоциативных зон информация о цели движения поступает в подкорковые узлы, где создается основа программы произвольных движений (рис. 14). Эта программа поступает в таламус, где в нее вносятся соответствующие дополнения и изменения в результате обработки информации, приходящей от мозжечка.

От ядер таламуса сформированная программа направляется в двигательные (моторные) зоны коры больших полушарий. Эти зоны отвечают за осуществление программы целенаправленного движения через нижележащие двигательные центры, расположенные в стволе головного мозга и в спинном мозге (рис. 14).

Всеобщей закономерностью работы системы управления движениями является использование обратной связи от работающих мышц к регулирующим нервным центрам. Обратные связи, возникающие в двигательном акте, подразделяются на две категории: 1) обратные связи, направляющие само движение; 2) обратные связи, несущие информацию о результатах движения. Первая категория обратных связей представлена нервными импульсами от рецепторов опорно-двигательного аппарата, осуществляющего движение. Вторая категория обратных связей обеспечивается афферентными импульсами, поступающими от рецепторов различных органов чувств, оценивающих параметры достигнутых результатов. При нарушении обратных связей от рецепторов опорно-двигательного аппарата в бó льшей степени страдают тонкие, точные движения конечностей.