Клиническая база Первого Московского Государственного Медицинского Университета им. И. М. Сеченова.

Режим работы

пн-пт — с 9 до 20.30

субб — с 10.00 до 17.00

вскр — с 10.00 до 16.00

Двигательная система человека и нейрофизиологические методы ее исследования.

Двигательная система человека это совокупность тех структур, которые ответственны за выполнение движений. Двигательная система включает в себя и различные отделы ЦНС (нервные клетки головного и спинного мозга, а также соединяющие их отростки), и периферической нервной системы – спинномозговые корешки и периферические нервы, и собственно исполнительный аппарат – мышцы. В системе управления движениями существует строгая субординация, выше лежащие отделы (клетки коры головного мозга) являются главными по отношению к нервным клеткам, находящимся в спинном мозге.

Управление движениями имеет несколько уровней организации. Упрощенно можно рассматривать два основных уровня организации движения. Наиболее простой (низший) или сегментарный уровень состоит из рефлекторных движений, которые являются ответами на внешние раздражения. Ярким примером таких движений является отдергивание руки при неосторожном прикосновении к горячему или холодному предмету. Сегментарным этот уровень называется потому, что эти движения связаны с активностью нервных клеток спинного мозга, которые расположены на различных уровнях спинного мозга или сегментах – шейном, грудном, поясничном или крестцовом. А рефлекторными эти движения называются потому, что являются аналогами простых рефлексов, в частности сухожильных рефлексов. Рефлекс является ответом на внешнее раздражение, как в примере с отдергиванием руки. В рефлексе всегда есть два компонента или две составные части – чувствительная, воспринимающая часть и двигательная, исполняющая часть. Чувствительная часть воспринимает раздражение при помощи различно устроенных приспособлений - рецепторов и передает сигнал к двигательным клеткам спинного мозга (двигательной части рефлекса), которые в свою очередь дают команду мышцам и происходит их сокращение, в нашем примере отдергивание руки.

Более сложными являются произвольные движения, которые связаны, как следует из самого названия, с волей человека, его желанием сделать что-либо или еще их называют целенаправленными. Примером может служить причесывание или использование вилки во время еды. Для выполнения такого движения необходима работа многих мышц, причем работа строго согласованная по времени, последованности и силе. Планированием и контролем за выполнением таких движений и занимается высший (центральный) или корковый отдел организации движений. Правильная работа мышц во время произвольных движений координируется многими клетками, расположенными в коре головного мозга и других отделах ЦНС.

И на сегментарном, и на корковом уровнях регуляции существуют собственные системы контроля за выполнением движения.

В изучении механизмов формирования движений на уровне головного и спинного мозга применяется, и все в большей степени, магнитная стимуляция

Говоря о транскраниальной магнитной стимуляции, прежде всего следует упомянуть относительную новизну этого метода – первое упоминание о ее клиническом применении датируется 1985 годом (Barker et al., 1985). Методика основана на эффекте Фарадея – возникновении электрического тока в проводнике, помещенном в магнитное поле. В качестве источника кратковременного (импульсного) магнитного поля используется электромагнитная катушка, располагаемая над головой пациента. При прохождении по ней электрического тока генерируется магнитное поле, распространяющееся в направлении головы пациента и глубоко проникающее в нее. В попавших в это магнитное поле горизонтально расположенных нервных волокнах возникает электрический ток, что приводит к возбуждению нервных клеток коры головного мозга (нейронов). Возбуждение двигательных нейронов коры головного мозга приводит к распространению импульса по кортикоспинальному тракту к мотонейронам спинного мозга и, затем, по корешкам и периферическим нервам к мышцам, что приводит к их сокращению. Это сокращение регистрируется, как это принято в миографии, стандартными электродами и выводится в виде потенциала электрической мышечной активности на дисплей прибора-миографа. Таким образом удается зарегистрировать сокращение мышцы в ответ на стимуляцию через ткани головы, в том числе – черепа (поэтому- транскраниальная, чрезчерепная) коры головного мозга (Rossini et al., 1999).

Мышечный ответ является своего рода вызванным потенциалом, и так же, как в случае обычного вызванного потенциала, позволяет рассчитать время, прошедшее от момента нанесения раздражения на кору головного мозга стимула и до прихода возбуждения к мышце, оно же в свою очередь, определяется проводящими свойствами проводников двигательной импульсации.

Использование электромагнитной катушки позволяет стимулировать любые нервные проводники – расположены они в коре головного мозга, либо в спинном мозге, спинномозговых корешках или следуют в составе периферического нерва.

Поочередное нанесение стимула в проекции коры головного мозга и спинномозговых корешков позволяет вычислить время (по арифметической разнице времени появления того и другого ответов), необходимое импульсу для прохождения в пределах центральной нервной системы – головного и спинного мозга. Это позволяет оценить состоятельность миелинизированных проводников на центральном уровне. Параметр этот именуется временем центрального моторного проведения (ВЦМП, СМСТ – central motor conduction time).

Минимальная интенсивность стимула, необходимая для появления мышечного ответа, может рассматриваться как порог возбуждения моторной коры, или – как порог появления мышечного ответа, что может дать информацию о степени возбудимости корковых двигательных нейронов. Более точно эта характеристика определяется при сложных способах ритмической, последовательной стимуляции коры.

Исследования последних лет показали возможность построения при помощи магнитной стимуляции карт представительства отдельных мышц в двигательной коре головного мозга. Строятся они на основании регистрации мышечного ответа в проекции различных отделов двигательной коры. Точки, при стимуляции которых возможно получение ответа с тестируемой мышцы, нанесенные на топограмму головы пациента, и составляют карту представительства исследуемой мышцы.

Таким образом, в магнитной стимуляции исследователи получили крайне информативный и многофункциональный способ тестирования двигательной системы.

Чтобы разобраться в том, как устроен и работает сегментарный уровень регуляции движений необходимо рассмотреть строение наименьшей его составной части или как ее точно называют двигательной единицы. Двигательная единица объединяет двигательную клетку спинного мозга, отходящий от нее отросток (аксон) и отдельные мышечные волокна определенной мышцы, к которым подходят мелкие веточки от этого аксона (см. рисунок). Совокупность отростков (аксонов) различных двигательных единиц формирует двигательную часть периферического нерва. Основная задача мышцы сокращаться, что приводит к выполнению движения. Мышечное сокращение должно быть своевременным и точно выверенным по силе и длительности. Мышца состоит из множества мышечных волокон, а сокращение различной интенсивности и связано с работой различного количества мышечных волокон составляющих конкретную мышцу. Задача же различных двигательных единиц и состоит в том, чтобы согласовать, в какое время подать команду для сокращения мышечных волокон и как долго или с какой периодичностью необходимо повторять команду для поддержания длительного мышечного сокращения.

При выполнении простого рефлекторного движения (например – отдергивание руки) включаются в работу двигательные единицы, которые контролируют мышцы-разгибатели, что и приводит к отведению руки. Как же это происходит? Например: при прикосновении к горячему предмету высокую температуру воспринимают специально устроенные датчики температуры (рецепторы). Они передают сигнал по чувствительным волокнам периферического нерва к двигательным клеткам спинного мозга, которые в свою очередь передают команду по двигательным волокнам периферического нерва к отдельным мышечным волокнам мышц разгибателей, что приводит к их сокращению и возникает отдергивание руки от горячего предмета. Но при таком резком отдергивании можно или сильно ударить руку, или разбить чашку и т.д. Это движение плохо координировано и необходимо только для того, чтобы избежать опасности. Но даже на примере этого простого движения видно как много структур двигательной системы в него включается.

При выполнении более сложных произвольных движений необходима строгая координация работы мышц. Разберем простое движение - сгибание и разгибание руки в локтевом суставе. Для выполнения сгибания руки команда к движению передается от клеток коры головного мозга по их отросткам (аксонам) к двигательным клеткам спинного мозга, которые в свою очередь передают команду по двигательным волокнам периферического нерва к отдельным мышечным волокнам мышц-сгибателей, что приводит к их сокращению и происходит сгибание руки. Если после сгибания нужно руку разогнуть, то команда к этому движению также передается от других клеток коры головного мозга по их отросткам (аксонам) к двигательным клеткам спинного мозга, которые в свою очередь передают команду по двигательным волокнам периферического нерва к отдельным мышечным волокнам мышц-разгибателей. Однако при разгибании руки мышцы-сгибатели не должны работать, иначе рука не сдвинется с места. Для этого при стимулирующей (возбуждающей) команде к мышцам-разгибателям необходимо одновременно подать тормозящую команду на двигательные клетки спинного мозга, которые иннервируют мышцы-сгибатели.

Сгибание руки в локтевом суставе осуществляется не одной, а тремя мышцами, причем две из них иннервируются (т.е. получают команду к движению) мышечно-кожным нервом и одна – лучевым. Для правильной согласованной работы эти мышцы должны «включаться» почти одновременно, чтобы одна из мышц не мешала другим. Мышцы работающие вместе для выполнения одного движения называются синергистами, а мышцы производящие противоположное движение - антагонистами. Т.о. для нормального сгибания и разгибания в локтевом суставе (или любом другом) необходимо одновременное включение в работу мышц-синергистов и выключение (торможение) мышц-антагонистов. Это обеспечивается специальным «механизмом» реципрокного торможения, т.е. попеременного торможения.

Реципрокное торможение необходимо в осуществлении различных движений и особенно важно для формирования правильной ходьбы, которая представляет собой циклический двигательный акт. В ходьбе важна согласованность работы не только мышц синергистов и антоганистов различных суставов нижней и верхней конечности, но помимо этого необходим и контроль за смещением шагового цикла правой и левой ноги.

Существуют различные методы позволяющие оценить состояние и центрального и сегментарного уровней организации движения человека. Для тестирования центрального уровня организации движений применяется транскраниальная магнитная стимуляция. Оценить работу сегментарного уровня организации движений возможно при помощи электромиографии (ЭМГ). Само название указывает, что этот метод исследования связан с регистрацией электрической активности мышц, но в действительности его возможности намного шире. Используя различные диагностические приемы можно судить о работе не только мышц, но и периферических нервов, корешков спинного мозга и даже двигательных клеток спинного мозга. Применяя различные регистрирующие электроды возможно тестировать работу всей мышцы в целом и отдельных ее составных частей, даже мельчайших, так называемых мышечных волокон. Тоже самое касается и периферического нерва. Например: можно оценить скорость проведения импульса по нерву (в метрах в секунду или, для наглядности, в километрах в час) для двигательных и чувствительных волокон раздельно, по крупным и мелким его веточкам.

О работе конкретной мышцы можно судить несколькими способами. Наиболее простой и доступный способ оценки работы мышцы эта запись ее биоэлектрической активности при помощи накожных регистрирующих электродов на электромиографе. Амплитуда полученной активности будет соответствовать суммарной работе всех двигательных единиц этой мышцы.

Для тестирования проводящих структур периферической части двигательной системы (корешки, периферические нервы, нервно-мышечная передача) используют электрическую стимуляцию. Почему выбор исследователей остановился именно на электрическом воздействии, а не на каком-либо другом? В первую очередь это связано с относительной простотой необходимого оборудования и высокой точностью дозирования воздействия параметров электрического стимула. Как правило, в качестве подаваемого стимула используется электрический сигнал прямоугольной формы. Меняя параметры электрического стимула (его длительность, амплитуду и частоту) можно подбирать режимы воздействия, необходимые для тестирования различных отделов периферической нервной системы. Что же можно измерить при электрической стимуляции периферического нерва? Во-первых: измерить скорость распространения импульса по двигательным и чувствительным волокнам периферического нерва, что отражает состояние миелинизации волокон нерва. Во-вторых: оценить проведение на проксимальных участках нерва и двигательных корешках (методика F-волны). В-третьих: тестировать состояние нервно-мышечной передачи (методика декремент-теста и тетанизации). В-четвертых: определить возбудимость двигательных клеток спинного мозга (методика Н-рефлекса и F-волны). В-пятых: подсчитать число функционирующих двигательных единиц в конкретной мышце и т.д.

Ваш вопрос или отзыв

Вопросы и отзывы

Оставьте Ваш номер телефона и наш специалист свяжется с Вами в ближайшее время.

Яндекс.Метрика