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1、运动控制与运动再学习,1,运动控制,为调节或者管理动作的能力。 肢体精确完成特定功能活动的能力 狭义：上运动神经元体系对肢体运动的精确控制，涉及大脑皮质、小脑、脑干网状结构、前庭等。 广义：还包括下运动神经元病变、骨关节病变和神经-肌肉病变的参与。,2,运动控制的内涵,中枢神经系统（CNS）需要将许多单块肌肉组织起来，并把他们联合起来形成协调的功能性动作； 用来自于环境和人体的感觉信息来选择和控制动作； 外在环境对人体运动的影响； 对运动量化（力量、范围、速度）；,3,为什么要研究运动控制？,物理治疗师和作业治疗师被认为是“应用运动 控制的生理学家”（Brooks，1986）。 治疗师训练的需
2、要。 治疗目的不是改善动作而是运动控制能力。 用于提高对于功能所必需的姿势和动作的质量和数量。 更好的理解运动控制，特别是动作的本质和控制。 是实现功能活动目标的需要！,4,动作的运动控制影响因素,个体的运动、认知和知觉系统的相互作用 环境的常规和非常规影响 任务的特征（活动、操作、稳定）对功能性运动的组织起作用,M,个体,任务,环境,5,强调头颈部的控制,6,强调躯干和下肢的控制,7,以上的运动控制如何实现？,8,运动控制的内容,运动控制（所有与运动功能有关的活动）肌力与肌张力关节灵活性与稳定性平衡与协调性反射模式与运动模式姿势与步态,9,运动控制的要素,肌力 力量 耐力（保证长时间运动的前
3、提） 速度（恰当） 准确（目标） 稳定（协调）,10,运动控制：力量、速度、准确、稳定,11,上肢的运动控制活动, Reaching 前伸 够物 取物 Grasping 抓握 Manipulation 操作 持物 Release 释物,12,移动的运动控制活动,翻身 起坐 坐站 步行 上下楼 下蹲,13,运动控制成功的条件,启动与推动 姿势控制 调整与适应Das,McCollum,1988;Palta,1991;,14,运动控制的模型与理论,传统的运动控制模型：反射模型等级模型闭环和开环系统模型 现代的运动控制模型：系统模型,15,反射模型(reflex model),反射：在中枢神经系统的参
4、与下，机体对外界刺激即感觉输入所作出的规律性的或较为固定的反应。是经典的运动控制模型 理论基础:Sir Charles Sherrington实验研究证实(1906),刺激去大脑皮质动物的特定感觉感受器,诱发出各种不同固定或刻板的运动。,16,反射模型,核心思想： 反射是运动的基本单位; 人体运动是各种反射的总和或整合的结果; 人体复杂运动:简单反射(腱反射)+复杂反射(Moro反 射等) 运动反应的中枢控制依赖外周感觉输入(反射弧完整); 感觉输入能够控制运动的输出神经促进技术理论基础（破坏平衡诱发平衡运动反应）。,17,18,脊髓层面的反射,牵张反射 腱反射（位相性牵张反射）-快速牵拉肌腱
5、产生肌肉反射性收缩，单突触反射，快肌收缩，可见关节活动，短暂。肌紧张（紧张性牵张反射）-缓慢持续牵拉肌腱引起的肌肉收缩，多突触反射，慢肌收缩，不表现明显动作，持久。,19,姿势反射-直立是人体经常保持的姿势，一旦常态姿势受到破坏后，身体肌肉张力立即发生重新调整，以维持身体的平衡或恢复正常姿势，这种保持或调整身体在空间位置的反射称姿势反射。,20,脑干层面的姿势反射,21,脑干层面的姿势反射,22,紧张性迷路反射 仰卧位：上下肢伸肌优势 俯卧位：上下肢屈肌优势 紧张性腰反射 躯干向右扭转： 右上肢屈肌优势，下肢伸肌优势 左上肢伸肌优势，下肢屈肌优势,脑干层面的姿势反射,23,大脑层面的反射维持平
6、衡,24,特殊平衡反射,保护性伸展反应,跨步及跳跃反应,25,（1）交互抑制 某一中枢兴奋时，在功能上与他相对抗的中枢便发生抑制的现象。如主缩肌与拮抗肌的关系。本质为突触后抑制。,神经反射的特点,26,（2）扩散 一个中枢的兴奋引起协同中枢的兴奋，称为兴奋的扩散；一个中枢的抑制引起协同中枢的抑制，称为抑制的扩散。如一侧肢体的兴奋可以扩散到对侧肢体。,27,（3）优势现象 在中枢神经系统内，当某一中枢受到较强刺激，其兴奋水平不断提高，这个提高兴奋水平的中枢，称兴奋优势灶，它能综合其他中枢扩散而来的兴奋，提高其自身的兴奋水平，对其临近中枢却发生抑制作用。,28,（4）反馈 是中枢神经系统高位和低位
7、中枢之间的一种相互联系、促进、制约的方式。神经元之间的环路联系是反馈作用的结构基础。反馈活动有2种，使原有活动加强和持久的正反馈，使原有活动减弱或终止的负反馈，起到促进活动出现，保持活动适度，防止活动过度的作用（运动、激素的反馈调节）。,29,反射模型-局限性,感觉非运动反应之必须 无感觉输入仍有协调运动(猫的脊髓横断)； 下肢严重感觉障碍出现轻度协调运动障碍; 无法解释快速而连续运动的产生 无法解释新的运动技能学习 大脑皮层意念对运动反射的控制(憋尿、意念对疼痛和平衡的干预） 人体发育完善后的原始反射的消失,30,等级模型,中枢性运动控制（自上而下） 大脑皮质、脑干和脊髓按照高、中、低水平由
8、 上一级水平对下一级水平依次进行控制（1932年神经 学家Sir Hughlings Jackson ）； 运动程序（motor programs)管理运动： 中枢预先设定的命令支配外周运动，不受外周反馈影响,31,等级模型,高水平（随意运动控制）中等水平低水平（反射运动控制）控制结果的行为表现,32,神经-运动等级调控,高级中枢实现对反射的逐级控制 脊髓水平（more、屈肌退缩反射） 延髓水平（粗大运动）中脑、桥脑水平（姿势、调整反射）大脑皮层（随意、精细、共济、协调、平衡）原始反射被抑制，实现中枢运动控制下的随意运动,33,脊髓对躯体姿势的调节,脊髓的牵张反射（腱反射和肌紧张）作用 肌紧张
9、是维持躯体站立姿势最基本的反射活动，是姿势反射的基础； 伸肌牵张反射占优势，受高位中枢调节控制； 高位中枢对脊髓伸肌反射中枢有易化作用，对屈肌发射中枢有抑制作用；,34,脑干网状结构对肌紧张的调节 网状结构从延髓、脑桥、中脑、直至丘脑底部这一脑干中央部分的广泛区域中神经细胞和神经纤维交织在一起呈网状。,35,l 网状结构上行系统 形成非特异性传入系统：接受来自全身各部位的传入冲动，通过许多突触由丘脑非特异投射系统传至大脑皮层； l 网状结构下行系统 形成网状脊髓束，构成椎体外系重要组成，对脊髓反射起易化或抑制作用。,36,网状结构下行易化系统：对肌紧张起易化作用（伸肌）； 易化区大：延髓网状结
10、构背外侧、脑桥背盖、中 脑灰质及背盖、下丘脑部分核群等 网状结构下行抑制系统：对肌紧张起抑制作用（屈肌）。抑制区小：延髓网状结构腹内侧部分等,37,38,小脑在运动控制中的调节 （1） 小脑是重要的运动控制调节中枢，其本身不引发动作； （2）对动作起共济协调作用，可以调节肌紧张、控制躯体姿势和平衡，协调感觉运动和参与运动学习过程； （3）精细运动的协调；,39,基底神经节的调控作用,接受来自感觉运动皮质的信号，并将信号加工后传送到脑干网状结构，再下行到脊髓； 调节运动功能的重要作用，它与随意运动的稳定性、肌紧张的控制、运动程序和本体感觉传入冲动信息的处理有关；为一切运动提供必要的“配合活动”,
11、40,大脑皮质在运动控制中的调节 大脑的反射与调控-平衡反射（见前表） 大脑对下位中枢的调节 抑制区：皮层运动区、纹状体、小脑前叶蚓部 易化区：前庭核、小脑前叶两侧部 它们与脑干有关结构具有功能联系，实现对脑干网状结构、脊髓的控制,41,大脑与低位中枢的相互调控（等级调控） 大脑是神经系统的高位中枢，小脑、脑干、脊髓是大脑的低位中枢，正常情况下，低位中枢受高位中枢的控制 高位中枢通过下行易化系统使低位中枢反射活动易化； 高位中枢通过下行抑制系统减弱低位反射活动；,42,神经-运动调控发育（等级理论）,脊髓水平（肌紧张、牵张反射） 延髓水平（粗大运动）中脑、桥脑水平（姿势、调整反射）大脑皮层（随
12、意、精细、共济、协调、平衡）,出生时幼儿期成人,抬头 翻身 爬行 坐位 坐位平衡 跪位 站立 站立平衡 扶走 独立步行,椎体束,椎体外束,43,锥体束的功能 调节脊髓前角运动神经元和中间神经元的兴奋性，易化或抑制由其它途径引起的活动，特别是在快速随意控制肌肉的精细、协调运动中起基本作用。 组成：它是由皮质运动区锥细胞发出的神经，经内囊处汇聚成束下行，止于脑干神经核运动神经元（皮质脑干束）和脊髓运动神经元及中间神经元（皮质脊髓束），在锥体束下行过程中一部分交叉至对侧。,44,锥体外束（网状下行系统）功能： 不经过延髓锥体，作用不能直接迅速抵达下运动神经元，不能引起肌肉的随意收缩，只是影响运动的协
13、调性、准确性；通过影响肌张力来维持人体的正常姿势。它具有对大脑皮质呈反馈作用的环路联系。在机能上参与调节肌肉紧张度，协调肌肉的联合活动以维持身体的姿势，进行节律动作等。,45,锥体束随意运动，锥体外束调控肌张力 各种反射受到锥体外束的调控 意识控制人体的各种反射和运动,46,随意运动的产生和调控,47,闭环与开环模型,受到自动控制系统理论影响，将运动控制的 信息加工模型分为： 闭环控制模型（closed-loop-control model) 开环控制模型（open-loop-control model),48,闭环控制模型 closed-loop control model,49,闭环控制模
14、型,强调外周感觉信息反馈 用于提高运动的效率和准确性 对输出反应的反馈调节（负、正反馈） 学习或掌握新技术中采用此模式获取运动 强调学习者的主动控制、修正和调节实现运动控制 康复中患者在接受治疗过程中的主动角色，环境、 治疗师的被动角色,50,开环控制模型,被控对象对控制器的输出 执行控制器 无影响 单向联系 命令 不依赖感觉反馈指导运动 有固定的运动模式 各种运动参数开环控制系统产生运动 肌肉激活 运动参数在运动中不发生变化 （盲人取物） 运动,51,开环控制模型,按照预先编制的固定运动模式运动 不依赖感觉反馈指导运动 熟练性技巧运动和快速运动采用此模式 在概念上同等级模式,52,模式发生器
15、理论,核心思想：模式发生器将多组肌群以一定的时空关系组织在一起合作产生一种特定的运动-协同运动。正常人有多种组合协同运动模式（步行和步态、抗平衡干扰的髋和踝策略、日常生活、体育活动中习惯性动作）,53,步行发生器假说,1960年动物实验研究：脊髓横断性损伤的猫在几周的减重步行训练后，能够产生步行模式，即猫的身体重量被悬挂，身体重量部分抵消，用手辅助其后肢行走。,54,步行发生器假说,有人认为，猫的这一能力得益于运动发生器 （central pattern generator，CPG）, 是在损伤 平面下的腰段脊髓中产生的，能控制感觉相 关的运动。这一对脊髓“学习”机制的研究引 发了对脊髓CPG
16、研究的兴趣。Grillner S, Zangger P. Brain Res. 1975;88:367-371.MedicineVolume 12, Issue 1 Spring 2003,55,步行发生器假说,人类步行是一个复杂现象。近来研究发现，步行 是由大脑和脊髓的很多区域和水平综合控制： 最高层次控制是大脑的边缘前叶，这一区域储 藏了步行程序的记忆与相关的情感。 中层的控制包括丘脑，它接受和传递信息， 脑干控制，将大脑中枢和脊髓连接起来。 低位中枢是脊髓：以前曾认为它不过是一个传 递中心，猫的研究发现它能 产生相对简单的步行 运动模式，即CPG。Hansen PD. Oregon 2000 June. Lundy-Ekman L. Philadelphia: W.B.Saunders Co., 1998.,
