康复医学概论6-运动的神经控制和运动与能量代谢基础

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,康复医学概论,第二章 康复医学基础理论,第四节 运动的神经控制,概述,人体正常姿势的维持以及各种各样动,作的完成，都是在神经系统的精细调控,下，由肌肉的收缩和舒张带动骨、关节,运动而共同完成的,1,、肌肉收缩形式,等长收缩,肌纤维长度不变,等张收缩,肌纤维的长度能自由缩短，而张,力没有改变,向心性收缩：,当肌肉收缩时，起止点相互接,近，长度缩短,离心性收缩：,当肌肉收缩时，起止点从短缩,的状态逐渐被拉长，相互分开，,直至恢复到静止时的正常长度,2,、人体的运动行为方式,反射性运动,(reflex movement),随意运动,(voluntary movement),节律运动,(rhythmic motor pattern),反射性运动,(reflex movement),是最简单和最基本的运动形式，通常由,特定的感觉刺激引起，产生的运动具有固,定的运行轨迹,该运动反应迅速、形式固定、不受意识,控制,主要在脊髓水平控制完成,随意运动,(voluntary movement),随意运动，是为了达到某种目的而,指向一定目标的有意识地执行某种动,作，这种动作可以是对感觉刺激的反,应,(,如觅食行为、防御行为等,),，也可,以由主观意愿而发生,(,如意识行为等,),节律运动,(rhythmic motor pattern),可随意开始和终止，但运动一旦发起就,不再需要意志的参与，可以自主地重复进,行，在其进行过程中仅受感觉传入信息的,调制，即具有随意运动和反射运动两方面,的特征,(,如呼吸、行走和跑步等,),3,、与运动控制有关的感觉信息,由视觉、听觉和皮肤感觉所提供的关于,运动目标的空间位置，以及运动目标与,自己所在位置间关系的信息,由肌肉和前庭器官所提供的关于肌肉长,度和张力，以及身体的空间位置等信息,传入信息中视觉信息对于运动的精确控,制是最为重要的,4,、肌梭的调节,肌梭是一种,肌肉长度感受器,，能感,受动力工作中肌肉长度的变化，是中,枢神经系统了解肢体相关位置，实现,牵张反射的结构,肌梭是一种高度特化的梭形感受器，几乎存在,于所有的骨骼肌内，是由一个结缔组织囊构成，,内含细的梭内肌纤维，根据其细胞核在纤维内的,分布不同可分为两类：一类是比较粗大的,核袋纤,维,，它的许多细胞核都聚集在纤维的中央部；另,一类是细而短的,核链纤维,，它的许多核呈链状排,列分散于整个纤维,5,、腱梭的调节,腱梭亦称高尔基腱器官或腱器官，,分布在骨骼肌的肌腹与肌腱的连接处,其结构与肌梭相似，亦呈梭形,腱梭是一种,肌肉张力感受器,，能感,受静力工作中肌肉张力的变化,6,、两类运动神经元,脊髓前角运动细胞分为,大型的,运动神经元,小型的,运动神经元,运动神经元,发出纤维进入前根，分为张力型和位相型,张力型,神经元,轴突传导速度慢，支配红肌纤维，维持肌,张力，作用于张力性牵张反射,位相型,神经元,轴突传导速度快，支配白肌纤维，快速收,缩肌肉，作用于位相性牵张反射,(,腱反射,),运动神经元,其纤维也行经前根和脊神经，其轴突止于,肌梭内肌，支配肌梭内的梭内肌纤维，参与,肌张力的维持,动态型神经元,(,1,传出纤维,),支配肌梭内核袋肌纤维，其感受器对快牵,张较为敏感,静态型神经元,(,2,传出纤维,),支配肌梭内核链肌纤维，其感受器对慢牵,张较为敏感,7,、运动单位,运动单位是指一个,运动神经元和它全,部神经末梢所支配的梭外肌纤维，这些肌,纤维都有相同的生化和生理特征，完成相,同的功能活动，作为神经肌肉活动的基本,功能单位,神经系统通过两种方式控制肌肉的收缩强度：,激活的运动单位的数目和正在收缩的运动,单位的数目多少,一个运动单位动作电位频率的高低,激活的运动单位的数量越多，收缩的强度越,大，同样，一定限度内，一个运动单位动作电,位的频率越高，收缩的强度越大,一、脊髓对躯体运动的调节,脊髓是控制、调节躯体运动的最低级神,经结构，能完成简单的躯体运动反射,主要通过肌梭、高尔基腱器官等本体感,受器来实现,同时脊髓反射受高位中枢的调控,包括牵张反射、屈肌反射、对侧伸肌反,射等,牵张反射,骨骼肌受到外力牵拉时，其周围的肌梭将兴,奋传入脊髓，引起受牵拉肌肉进行反射性收缩，,这种反射称为牵张反射又称肌伸张反射,被动牵张反射由感觉神经元发出信号，同运,动神经元产生兴奋性联系，兴奋同一肌肉，与,中间神经元也产生兴奋性联系，继而抑制支配,该关节拮抗肌肉的运动神经元,从功能上看，可使肌肉维持在恒定的长度，,固定关节的位置,屈肌反射,当肢体的皮肤或肌肉受刺激时，引起肢,体关节屈肌快速收缩及伸肌松弛，称为屈,肌反射,它是一种保护性的反应，能够保护四肢,免受进一步的伤害和损伤,对侧伸肌反射,刺激的信号经中间神经元、兴奋同侧,屈肌运动神经元和抑制同侧伸肌运动神,经元；在刺激强度增大时，能在屈肌反,射的基础上引起对侧伸肌运动神经元兴,奋和对侧屈肌运动神经元的抑制，这称,为交叉伸反射或对侧伸肌反射,对侧伸肌反射是姿势反射中的一种，,在行走、跑步时有支撑体重的作用,二、脑干在人体运动中的作用,1,脑干对姿势反射的调节,脑干水平反射是静止的姿势反射,它是肌肉张力的调整反应，全身肌肉张,力随着头部与身体的位置关系变化以及体,位变化而发生变化,脑干水平的反射几乎不产生运动，主要,是,通过调整肌肉张力对姿势产生影响,，又,称,“,调整反射,”,2,脑干网状结构对肌紧张的调节,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，称网状结构,脑干网状结构下行易化系统，对肌紧张起,易化作用,脑干网状结构下行抑制系统，对肌紧张起,抑制作用,三、小脑和基底神经节在运动控制中的作用,小脑和基底神经节都是同躯体运动协调,有关的脑的较高级部位,由大脑皮质下行控制躯体运动的锥体外,系包括两大途径：,一是经小脑下行,一是经基底神经节下行,这两条途径最后都通过脑干某些核团而,作用于脊髓运动神经元,1,小脑在运动控制中的作用,小脑是重要的运动控制调节中枢，其本,身不引发动作，但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,小脑损伤常见的症状为随意运动出现障,碍，表现所谓共济失调性震颤症状,2,基底神经节在运动控制中的作用,基底神经节位于大脑皮质下，紧靠丘脑背外,侧，是由尾状核、壳核、苍白球、丘脑底核、,中脑黑质和红核组成,它主要调节运动的皮质下结构，有调节运动,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,它为一切运动提供必要的,“,配合活动,”,四、大脑皮质在运动控制中的作用,1,皮质运动区的功能特征,有精细的运动功能定位，刺激大脑运动皮,质相应的区域，可引起身体相应的运动,对躯体运动的调节呈现交叉支配，即同侧,皮质运动区支配对侧肢体的运动功能,皮质代表区的大小与运动的精细复杂程度,有关，动作越精细、复杂，该动作运动代,表区的范围就越大,皮质细胞的代偿能力很强，部分皮质运,动神经元坏死后，其周围神经元，甚至,不同系统、不同部位的神经元可以代偿,它的功能，这是脑功能重塑的基础,刺激某运动代表区，仅产生该代表区所,支配的肌肉收缩。如果刺激强度增强，,超过该肌肉的收缩阈值，延长刺激时间,可引起临近协同肌的收缩,2,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，易化或抑制由其他途径引起的,活动，特别是在快速随意控制肌肉的精细,运动中起基本作用,锥体束损害可造成随意运动功能丧失、,肌张力低下、手的精细运动功能丧失,3,锥体外系的功能,锥体外系的特点是不经过延髓锥体，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，只是影响运动的协调性、准确性,锥体外系主要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,锥体外系是在锥体束的管理下活动的，并支持,锥体束的随意运动,只有在锥体外系使肌肉保持适宜的紧张度和协,调的情况下，锥体束才能完成肌肉的精细活动,4,大脑皮质活动调节的整体性,大脑皮质不同部位在随意运动的调节上各起,着不同的作用,皮质中央前回运动区，是直接发出传出运动,冲动的区域,皮质额叶对于随意运动的组织有重要意义,皮质顶枕部,(,包括视觉、前庭、皮肤和动觉分,析器中枢,),是保证运动的空间组织的主导区域,大脑皮质整体性的整合功能把皮质各部位联系,起来，对来自动觉传入系统以及其他感受系统的,信息进行分析、综合，并通过多次的返回传导，,最终实现随意运动,大脑皮质对躯体运动的,控制命令是经由锥体系和,锥体外系两条途径把信息,传递到脊髓，再由脊髓中,的运动神经元这一最后公,路引起肌肉运动的,在锥体系是直捷通路，,而锥体外系则沿途与基底,神经节、小脑、脑于进行,联系换元，同时，基底神,经节与丘脑之间，小脑与,丘脑、脑干之间也相互有,神经联系，而组成一个复,杂的控制整合系统,第五节 运动与能量代谢基础,人体运动时需要消耗的能量主要来自糖、,脂肪和蛋白质三大营养物质所蕴藏的化学能,一般情况下，糖是主要的供能物质，它提,供给人体所需能量的约,70%,；其余的能量由,脂肪提供,脂肪是体内能源物质储存的主要形式,在糖和脂肪供能不足时，蛋白质才分解供,给生命活动所必需的能量,肌肉收缩时必须利用高能化合物三磷酸,腺苷,(ATP),水解时释放出的能量，,ATP,是肌,肉活动的直接能量来源,ATP,的来源有两个：,其一为在肌肉内由肌细胞通过有氧或无,氧代谢合成,其二为在肌肉外通过碳水化合物、脂肪,和蛋白质的有氧代谢产生,(1),肌肉内,ATP,的合成,由磷酸肌酸,(CP),形成,ATP,ADP+CPATP+C,它是一种无氧代谢，,CP,在细胞中含量有限，,通过此途径产生的,ATP,不多,糖酵解产生,ATP,C6H12O62C3H6O3+2ATP,碳水化合物,(,糖原或葡萄糖,),在无氧的条件下酵解，此过程中一个糖单位产生,2,个,ATP,分子,营养物质的有氧代谢,这是三羧酸循环和电子转移两个复杂的,代谢过程的综合，反应在肌细胞的线粒,体内进行，需要氧参加，在此过程中，,每消耗,1,个氧原子可以生成,2,3,个,ATP,正常情况下肌肉组织内的,ATP,含量很有限,(2),肌肉外,ATP,的产生,在肌细胞外，以有氧代谢方式产生,ATP,，,反应物为糖类、脂肪和蛋白质,常见的情况是由糖类和脂肪氧化产生,ATP,碳水化合物产生,ATP,C6H12O6+6O2+36ADP6CO2+6H2O+36ATP,由此可见，有氧代谢比糖酵解产生效率,高，二者产生,ATP,之比约为,36:2,脂肪产生,ATP,C16H32O2(,棕榈酸,)+23O2+130ADP16CO2+16H2O+130ATP,脂肪产能的优点在于每克产热大，每克糖、,脂肪、蛋白质的产能比为：,4.1,：,9.3,：,4.2,其次是脂肪储存能量大，脂肪与糖的储能,比达到,50,：,1,在一般运动的情况下，糖和脂肪协调地供应能量，蛋,白质不是重要的能源,安静状态下以有氧代谢为主，短时间激烈运动可促进,肌细胞内的糖酵解,缓慢和持久的运动以肌细胞外糖的有氧代谢供能为主,大强度运动时整体以有氧代谢为主、局部有无氧代谢,长时间运动时一般先利用肌肉的能源，随着时间的延,长，血中的糖和脂肪相继被利用,在用接近最大耗氧量,50,的强度进行持续运动时，,75,左右的能量来自脂肪,短期间歇运动时主要耗能是脂肪,