3.5 运动控制
正如前文所描述的,我们的感知觉反映了感觉系统探测、分析和估计环境变化,并做出恰当反应的能力。除感知觉外,运动也是动物和人类赖以生存的基本功能。我们的运动敏捷性和灵巧性反映了运动系统计划、协调和执行动作的能力。芭蕾舞演员娴熟的旋转,网球运动员有力的反手,钢琴家和微雕艺人的指法技巧,以及读者协调的眼球运动,都需要高超的运动技能。一旦经过训练,运动系统能够自动地为这每一项技能执行运动程序。
运动是动物行为的基础,是由受中枢神经系统控制的许多肌肉彼此协调收缩,作用于骨骼系统和其他肌体软组织而完成的。成年人有大约206块骨骼,形成许许多多的活动关节,在600多块肌肉的作用下可产生无数简单或复杂、快速或精细的动作。因此,对这些肌肉活动进行的神经控制具有相当高的复杂性。按照运动系统的复杂性和在控制上的随意程度,将运动大略分为三类:较为简单且非随意性的反射活动,复杂且有目的性的随意运动,以及介于二者之间、兼有随意和反射两个特性的节律性运动。随意运动是有目的的运动,复杂或精细的随意运动需要经过反复练习才能被熟练掌握和准确操作。复杂运动的计划、控制、学习、适应和掌握都需要依靠感觉信息反馈,还常常受到注意力、主观动机和情绪等方面的影响,这表明运动控制和大脑的感觉系统及与动机、学习、记忆等高级认知功能相关的神经结构都有密切联系。
外部世界在脑内的映像是由感觉神经系统将光、声、味、嗅、触等物理或化学能量转变成神经信号后形成的。这些感觉信号和感觉映象被大脑整合后用以产生和控制对环境做出的复杂行为反应。大脑运动系统将整合后产生的指令信息转换成一系列严格控制的肌肉收缩,最终实现运动行为。
运动系统由机体内所有的肌肉和控制它们的神经元组成。研究证明,即使将猫和狗的脊髓与中枢神经系统的其他部分分离很长一段时间,仍然可以激发出它们后肢的节律性运动。在脊髓内部,有大量的协调控制某些运动的神经环路,特别是那些控制定型运动(即重复性运动)的环路,这些运动被大脑的下行指令所影响、执行和修饰。因此,运动控制可以划分为两部分:脊髓对肌肉收缩的命令和控制;脑对脊髓运动程序的命令和控制。
在本节中,我们将讨论运动系统的组成成分以及它们之间是如何互相联系的,接着了解运动系统中特定部位的病理改变是如何导致运动障碍的。