Обеспечение двигательной активности
Обеспечение двигательной активности — одна из главных функций нервной системы, значительная часть работы которой посвящена планированию и осуществлению движений. Процессы движения организуются многочисленными участками и головного, и спинного мозга, они совместно контролируют мышцы тела. При болезни Паркинсона и других двигательных расстройствах повреждается двигательная часть нервной системы.
Движения тела — одна из первостепенных функций нервной системы. Всем животным, включая человека, приходится двигаться в поисках партнеров и пропитания, скрываясь от хищников и уходя от потенциально опасных ситуаций. Следовательно, значительная часть мозга занята планированием и осуществлением движений. Двигательная система человеческого мозга включает кору, а также многие подкорковые структуры и спинной мозг. Эти структуры, действуя совместно, приводят тело человека в движение.
Кора головного мозга
Лобные доли имеют несколько выраженных областей, специализирующихся на движении. Одна — дополнительная моторная кора, здесь происходит планирование движения. Другая, премоторная кора, кодирует намерение к тому или иному конкретному движению и на основании чувственных данных выбирает наиболее подходящее. Первичная двигательная кора, расположенная в задней части лобных долей, содержит крупные нейроны под названием «клетки Беца»; от них вдоль спинного мозга отходят длинные волокна, образующие синапсы с двигательными нейронами, отправляющими сигналы мускулатуре. Эти волокна, проходя через ствол мозга, проникают с одной стороны нервной системы на другую. Таким образом, полушария мозга контролируют движения противоположной половины тела.
Базальные ганглии (ядра)
Это группа подкорковых структур, расположенных под корой лобных долей, и вместе они образуют стриатум, или полосатое тело. Базальные ганглии имеют много разнообразных функций, в том числе контроль произвольных движений, и связаны они почти исключительно с корой головного мозга. Согласно одной гипотезе базальные ганглии генерируют композиции движений, которые доводятся до осуществления в коре. Затем они получают информацию о результатах и закрепляют наиболее успешные композиции при помощи поощрительного дофаминового сигнала. Однако недавние исследования позволяют предположить, что базальные ганглии сами быстро обучаются новым навыкам, отслеживая вариации в движениях, и обучают кору выполнять наиболее оптимальный вариант того или иного движения. При недугах типа болезней Паркинсона или Хантингтона оказываются затронуты как раз базальные ганглии.
Мозжечок
Этот отдел расположен за стволом мозга и отвечает за равновесие тела, контроль и координацию движений. Выполнение этих функций осуществляется благодаря чувственным сигналам и информации от двигательных зон коры головного мозга. Мозжечок также играет важную роль во временной и пространственной точности движений, а также в обучении двигательным навыкам. Поначалу освоение любого двигательного навыка требует много внимания, но когда он усвоен, все движения можно выполнять без усилий и почти бессознательно — в основном благодаря тому, что они уже запрограммированы в мозжечке. Связи между двумя типами клеток мозжечка — клетками Пуркинье и гранулярными — продолжают формироваться еще долго после рождения человека; именно поэтому маленькие дети не сразу учатся ходить и владеть мелкой моторикой. А эффект, который оказывает на мозжечок алкоголь, объясняет, почему пьяных людей мотает при ходьбе.
«Мозг нам дан исключительно для одного: чтобы производить приспосабливаемые сложные движения» Дэниэл Уолперт (р. 1963), британский нейрофизиолог, врач, инженер
Спинной мозг человека состоит из тридцати одного сегмента, в каждом — пучок двигательных нейронов, чьи волокна тянутся к мышцам по всему телу. Спинные двигательные нейроны расположены ближе к задней поверхности позвоночника, а волокна проникают наружу через щели между позвонками, переплетаясь с сенсорными нервными волокнами, исходящими из передней части позвоночника; вместе они образуют периферическую нервную систему. Двигательные нейроны спинного мозга принимают сигналы от двигательных нейронов из первичной моторной коры и, в свою очередь, передают мышцам команды о том или ином их сокращении. Двигательные нейроны сообщаются с мышцами посредством особых синапсов — нервно-мышечных; отдельный двигательный нейрон и мышца, которой он управляет, купно именуются двигательной единицей. Произвольные движения планируются в мозге, а инструкции по их осуществлению направляются вниз по спинному мозгу, однако и спинной мозг умеет самостоятельно инициировать простые движения — они называются рефлексами и не требуют участия головного мозга.
Двигательные расстройства
Многие нейродегенеративные заболевания влияют на нашу способность двигаться — и все они так или иначе повреждают определенные компоненты двигательной системы мозга. Болезнь Паркинсона, к примеру, характеризуется смертью нейронов, производящих дофамин на участке базальных ганглиев под названием «черное вещество»; в результате у больного развивается тремор и брадикинезия (замедленность движений), ухудшается эластичность мышц.
При болезни Хантингтона полосатое тело повреждается на первых же этапах недуга и приводит к неконтролируемым движениям, которые учащаются и усиливаются по мере развития заболевания. (Описывая проявления этой болезни, ее поначалу называли хореей Хантингтона — «хорея» по-гречески означает «танец».)
Заболевания двигательных нейронов — другая группа расстройств, влияющих на движения. Исходя из названия, эти заболевания связаны со смертью «верхних» двигательных нейронов в коре головного мозга или «нижних» — спинного. При этих расстройствах становится трудно ходить, говорить, дышать и глотать, что усугубляет инвалидность и в конце концов приводит к смерти.
Инсульты тоже могут влиять на двигательную активность. Зачастую они наносят урон двигательной коре левого полушария или областям вокруг нее, включая зоны, контролирующие мышцы, задействованные в производстве речи, в результате чего развиваются классические симптомы паралича правой половины тела и отказа речевого аппарата.
Коленный рефлекс
В спинном мозге имеются нейронные сети, способные инициировать простые, непроизвольные движения, без ведома мозга. Пример — коленный рефлекс: врачи с его помощью проверяют позвоночник на повреждения. Этот рефлекс производится простой спинномозговой сетью, содержащей всего два нейрона. Удар молоточком под коленной чашечкой активирует разгибательный рецептор в квадрицепсе, и этот рецептор отправляет нервный импульс вдоль нервного волокна в спинной мозг. Там чувствительное волокно образует синапс с двигательным нейроном. Он принимает импульс и передает сигнал мышцам ноги, в результате чего нога ниже колена дергается вперед. Коленный рефлекс осуществляется за 50 миллисекунд и называется «моносинаптическим», потому что обеспечивается всего одним нейроном. Он помогает нам удерживать нормальное положение тела.
