Figur 1a: huvudkortikala domäner i motorsystemet. Den primära motorcortexen (M1) ligger längs precentral gyrus och genererar signalerna som styr utförandet av rörelsen. Sekundära motorområden är involverade i motorplanering. Sektionsplanet utarbetas i Figur 1b.
nästan allt beteende innebär motorfunktion, från att prata med gesturing till att gå., Men även en enkel rörelse som att nå ut för att plocka upp ett glas vatten kan vara en komplex motor uppgift att studera. Inte bara har din hjärna att räkna ut vilka muskler att dra ihop sig och i vilken ordning att styra din hand till glaset, det måste också uppskatta den kraft som behövs för att plocka upp glaset. Andra faktorer, som hur mycket vatten är i glaset och vilket material glaset är tillverkat av, påverkar också hjärnornas beräkningar. Inte överraskande finns det många anatomiska regioner som är involverade i motorfunktionen.,
den primära motoriska cortexen, eller M1, är ett av de viktigaste hjärnområdena som är involverade i motorfunktionen. M1 ligger i hjärnans främre lob, längs en bump som kallas precentral gyrus (Figur 1a). Den primära motorbarkens roll är att generera neurala impulser som styr utförandet av rörelsen. Signaler från M1 passerar kroppens mittlinje för att aktivera skelettmusklerna på motsatt sida av kroppen, vilket innebär att hjärnans vänstra halvklot styr kroppens högra sida och den högra halvklotet styr kroppens vänstra sida., Varje del av kroppen är representerad i den primära motoriska cortex, och dessa representationer är ordnade somatotopiskt-foten ligger bredvid benet som ligger bredvid stammen som ligger bredvid armen och handen. Mängden hjärnsubstans som ägnas åt en viss kroppsdel representerar den mängd kontroll som den primära motorbarken har över den kroppsdelen. Till exempel krävs mycket kortikalt utrymme för att styra de komplexa rörelserna i handen och fingrarna, och dessa kroppsdelar har större representationer i M1 än stammen eller benen, vars muskelmönster är relativt enkla., Denna oproportionerliga karta över kroppen i motorcortexen kallas motor homunculus (Figur 1b).
Figur 1b: motorn homunculus i primär motor cortex. En bildlig representation av kroppskartan kodad i primär motor cortex. Sektionen motsvarar det plan som anges i Figur 1a.kroppsdelar med komplexa repertoarer av fin rörelse, som handen, kräver mer kortikalt utrymme i M1, medan kroppsdelar med relativt enklare rörelser, som höften, kräver mindre kortikalt utrymme.,
andra regioner i cortex som är involverade i motorfunktionen kallas sekundära motorkortices. Dessa regioner inkluderar den bakre parietala cortexen, premotorbarken och det kompletterande motorområdet (SMA). Den bakre parietala cortexen är involverad i att omvandla visuell information till motorkommandon. Till exempel skulle den bakre parietala cortexen vara involverad i att bestämma hur man styr armen till ett glas vatten baserat på var glaset ligger i rymden. De bakre parietala områdena skickar denna information till premotorbarken och det kompletterande motorområdet., Premotorbarken ligger precis framför (främre till) den primära motorbarken. Det är involverat i den sensoriska styrningen av rörelsen och styr kroppens mer proximala muskler och stammuskler. I vårt exempel skulle premotorbarken hjälpa till att orientera kroppen innan den når ett glas vatten. Det kompletterande motorområdet ligger ovanför, eller medialt till, premotorområdet, även framför den primära motorcortexen. Det är inblandat i planering av komplexa rörelser och samordning av tvåhandsrörelser., Det kompletterande motorområdet och premotorregionerna skickar både information till den primära motorcortexen och till hjärnstammen motorregioner.
neuroner i M1, SMA och premotor cortex ger upphov till fibrerna i kortikospinalkanalen. Kortikospinalkanalen är den enda direkta vägen från cortex till ryggraden och består av över en miljon fibrer. Dessa fibrer går ner genom hjärnstammen där majoriteten av dem passerar över till motsatt sida av kroppen. Efter korsning fortsätter fibrerna att sjunka genom ryggraden och avslutas vid lämpliga spinalnivåer., Kortikospinalkanalen är huvudvägen för kontroll av frivillig rörelse hos människor. Det finns andra motorvägar som härrör från subkortiska grupper av motoriska neuroner (kärnor). Dessa vägar kontrollerar hållning och balans, grova rörelser i de proximala musklerna och koordinerar huvud -, nacke-och ögonrörelser som svar på visuella mål. Subkortikala vägar kan ändra frivillig rörelse genom interneuronala kretsar i ryggraden och genom prognoser till kortikala motorregioner.
ryggmärgen består av både vit och grå substans., Den vita substansen består av nervfibrer som reser genom ryggraden. Det är vitt eftersom nervfibrerna är isolerade med myelin för snabbare ledning av signaler. Liksom många andra stora fiberbuntar går kortikospinalkanalen genom ryggradens laterala vita substans. Insidan av ryggmärgen innehåller grå substans, som består av cellkropparna av celler inklusive motoriska neuroner och interneuroner. I ett tvärsnitt av ryggmärgen liknar formen av den grå substansen en fjäril., Fibrer i kortikospinalkanalen synaps på motoriska neuroner och interneuroner i ryggradens ventrala horn. Fibrer som kommer från handen regioner i cortex änden på motoriska nervceller högre upp i ryggraden (i halterna av livmoderhalsen) än fibrer från benet regioner som avslutas i ländryggen nivåer. De lägre nivåerna i ryggraden har därför mycket mindre vit materia än de högre nivåerna.
inom ventralhornet finns motorneuroner som projicerar till distala muskler mer lateralt än neuroner som styr de proximala musklerna., Neuroner som projicerar till stammusklerna ligger mest medialt. Vidare, neuroner av extensorer (muskler som ökar den gemensamma vinkeln såsom triceps muskeln) finns nära kanten av den grå substansen, men flexors (muskler som minskar den gemensamma vinkeln såsom biceps muskeln) är mer interiör. Det är viktigt att notera att en enda motorneuron i ryggraden kan ta emot tusentals ingångar från de kortikala motorregionerna, de subkortiska motorregionerna och även genom interneuroner i ryggraden., Dessa interneuroner får ingång från samma regioner och tillåter komplexa kretsar att utvecklas.
Figur 2: kortikal kontroll av skelettmuskler.
signaler som genereras i den primära motoriska cortex färdas ner kortikospinalkanalen (grön) genom spinal vit materia till synaps på interneuroner och motoriska neuroner i ryggmärgs ventrala horn. Ventrala hornneuroner skickar i sin tur sina axoner (blå) ut genom ventrala rötter för att innervera enskilda muskelfibrer., I detta exempel färdas en signal från M1 genom kortikospinalkanalen och lämnar ryggraden runt den sjätte livmoderhalsen. En perifer motorneuron förmedlar signalen ut till armen för att aktivera en grupp av myofibriller i bicep, vilket gör att muskeln att komma i kontakt. Sammantaget kallas den ventrala hornmotorneuron, dess axon och de myofibriller som det innervates en enda motorenhet.
varje motorneuron i ryggraden är en del av en funktionell enhet som kallas motorenheten (figur 2). Motorenheten består av motorneuron, dess axon och muskelfibrerna som den innerverar., Mindre motoriska neuroner innerverar typiskt mindre muskelfibrer. Motorneuroner kan innervera valfritt antal muskelfibrer, men varje fiber är endast innerverad av en motorneuron. När motorneuron brinner, kontraherar alla dess muskelfibrer. Storleken på motorenheterna och antalet fibrer som är innerverade bidrar till muskelkontraktionens kraft.
det finns två typer av motoriska neuroner i ryggraden, alfa och gamma motoriska neuroner. Alfa – motorneuronerna innerverar muskelfibrer som bidrar till kraftproduktion., Gamma-motorneuronerna innerverar fibrer i muskelspindeln. Muskelspindeln är en struktur inuti muskeln som mäter längden eller sträckningen av muskeln. Musklernas rollspindel i reflexer som knästötreflexen kommer att ses över i Motorsystemens Fysiologisektion i denna Neuroserie. Golgi-senorganet är också en sträckreceptor, men den ligger i senorna som förbinder muskeln med skelettet. Det ger information till motorcentren om kraften i muskelkontraktionen., Information från muskelspindlar, golgi tendonorgan och andra sensoriska organ riktas till cerebellum. Cerebellum är en liten räfflad struktur belägen på baksidan av hjärnan under occipital loben. Denna motorregion är specifikt involverad när man lär sig ett nytt sport – eller danssteg eller instrument. Cerebellum är involverat i timing och samordning av motorprogram. De faktiska motorprogrammen genereras i de basala ganglierna. De basala ganglierna är flera subkortiska regioner som är involverade i att organisera motorprogram för komplexa rörelser., Skador på dessa regioner resulterar i spontana, olämpliga rörelser. De basala ganglierna skickar utgång till andra subkortiska hjärnregioner och cortex.
genom interaktionen mellan många anatomiska motorregioner verkar vardagliga rörelser enkla och mer komplexa rörelser kan läras.