运动控制障碍的理论基础

运动控制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：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。第一页，共七十五页。大部分日常生活活动只需要较小的肌力、有限的关节活动范围（ROM）和准确的控制活动时的肌肉收缩占最大收缩力的比例越小，运动控制能力就越大。肌力训练是为了增加运动控制力ROM训练是为了增加运动控制力肌力+ROM训练≠运动控制力训练第二页，共七十五页。运动控制的要素肌力力量（力量小于50%MVC）耐力（保证长时间运动的前提）速度（恰当）准确（目标）稳定（协调）第三页，共七十五页。运动控制障碍具有一定的肌力和运动条件，但是无法控制动作的精确性和靶向性。上运动神经元病变往往导致下运动神经元失控（过度兴奋或易化），由于肌肉痉挛或过度活跃、肌肉/关节挛缩、肌肉无力或麻痹、骨关节畸形，致使运动功能失衡，或运动控制障碍，影响患者活动。第四页，共七十五页。病理和病理生理基础大脑皮质命令形成和传递障碍边缘系统障碍：情绪、心理认知功能障碍脑干网状结构和小脑功能障碍脊髓中枢过度兴奋和中间神经元功能紊乱中枢神经功能障碍导致的外周神经障碍神经-肌肉功能障碍骨关节障碍第五页，共七十五页。有运动控制障碍的骨科问题脊髓损伤合并外周神经损伤和本体感觉障碍骨关节炎症和疼痛运动损伤肌力和关节活动障碍第六页，共七十五页。神经支配的躯体运动形式反射性运动：运动形式固定，反应迅速，不受意识控制。主要在脊髓水平控制。中间神经元在反射性运动中可以有一定的调控作用。临床常见的反射有保护反射和牵张反射。例如疼痛的撤退反射等。运动的能量应用效率最高。第七页，共七十五页。神经支配的躯体运动形式模式化运动：运动形式固定、有节奏和连续性运动、主观意识控制运动开始与结束由中枢模式调控器（centralpatterngenerator，CPG）调控。除了CPG机制外，模式化运动已知与锥体外系和小脑系统的机能相关，出现下意识的横纹肌自动节律性收缩来“控制”。步行是典型的模式化运动。第八页，共七十五页。CPG环路中枢模式激动环路CentralPatternGeneration第九页，共七十五页。神经支配的躯体运动形式随意性运动：整个运动过程均受主观意识控制，可以通过运动学习过程不断提高，并获得运动技巧。随意运动主要是锥体束的机能，由横纹肌的收缩来完成。皮层随意运动冲动受两个神经元体系控制：上运动神经元-皮层脊髓束和皮层脑干束下运动神经元。第十页，共七十五页。三种运动形式间没有绝对界限儿童的运动发育过程是沿着反射性运动-模式化运动-随意运动的顺序发展。而上运动神经元综合征的患者也是沿着类似的路径恢复。高级运动功能则是从随意运动开始，通过专项的训练向模式化运动发展，最高境界是进入某种“反射性”运动的状态。第十一页，共七十五页。模式化运动是高技巧活动的前提高水平运动员基本功指特定的模式化运动高水平钢琴家的击键次数可以高达10次/秒以上。这种涉及数十块肌肉协调收缩的高速运动已经超过外周神经向脑高级中枢传递的速度，因此只能以有控制的“反射性运动”才能解释。高水平的康复训练要促使患者从随意运动向新的模式化运动发展，甚至向有控制的反射性运动发展。第十二页，共七十五页。小提琴手的练习量与表演水平的关系Ericssonetal1993第十三页，共七十五页。运动模式与神经功能重塑运动效率：反射、模式、随意发育过程：反射、模式、随意运动技巧：随意、模式、反射神经功能重塑：反射、模式和随意运动螺旋式发展反射模式随意第十四页，共七十五页。反射运动控制学说

reflexmodelofmotorcontrolCharlesSherrington反射是一切运动的基础，神经系统通过整合反射来协调复杂的动作。控制运动的主要因素是：1）感觉刺激；2）反射弧；3）由反馈控制来修正动作。问题：1）实验发现：即使缺乏感觉刺激仍可产生动作。2）动作执行前中枢神经系统可修正即将执行的动作。有些动作一旦执行后，就不能修正。第十五页，共七十五页。系统运动控制学说

systemstheoryofmotorcontrolBernsten（1967）运动控制因人而异，根据个体需求、环境和目标而不断改变。感觉、认知和活动三者之间相互作用。中枢神经系统并不发出直接指令，而是各部分整体互动，系统地进行整合。动作控制要以达成动作功能为目标；确认身体其他系统对动作控制的影响；动作控制需要考虑外在环境因素影响；动作本身也遵循力学定律，相互影响。第十六页，共七十五页。阶梯运动控制学说

hierarchicalcontroltheoryArnoldGesell（1940）正常动作发展源自中枢神经系统的逐渐皮层化，皮层化使高级控制中心具有控制低级反射的能力。Bobath（1978）提出神经发育理论第十七页，共七十五页。Bobath神经发育理论高层：大脑新皮层联络区域和基底神经节，形成运动总策略，涉及确定运动的目的以及达到目的所采用的最佳运动方案；中层：运动皮层和小脑，与运动顺序相关，指平稳、准确达到目的所需肌肉收缩空间的时间顺序；低层：脑干和脊髓，与执行动作相关，包括激活运动神经元和中间神经元，产生目的性动作并对姿势进行必要的调整。第十八页，共七十五页。Kandel假说行为需要三个主要系统，即感觉、运动和动机激发系统。表面看来很简单的动作，如挥舞高尔夫球杆时，我们需要募集视觉、触觉和本体的感觉输入以引导精确的运动、协调肌肉的募集和姿势的控制。动机激发（边缘）系统动作开始时提供有意识的动力；集成全部的感觉输入；在运动表达中起作用。在自主神经系统和躯体性感觉运动系统中都发挥作用，通过下丘脑将感觉输入到额叶、脑干、平滑肌和腺体，以控制骨骼肌活动。第十九页，共七十五页。脑边缘系统对运动控制的作用第二十页，共七十五页。边缘系统的组成脑可由内至外分为三层最里层-脑干(Brainstem)脑干外-边缘系统(Limbicsystem)最外层-大脑边缘系统：梨状皮层、内嗅区、眶回、扣带回、胼胝体下回、海马回、脑岛、颞极、杏仁核群、隔区、视前区、下丘脑、海马以及乳头体中脑的神经核团以及中央灰质,也因与边缘系统联系密切而被称为边缘中脑区。第二十一页，共七十五页。脑边缘系统边缘系统的主要部分环绕大脑两半球内侧形成一个闭合的环，故此得名。脑的动脉供应系统很难避免不涉及边缘系统的组成部分

第二十二页，共七十五页。第二十三页，共七十五页。边缘系统的传导联系边缘系统各部分间的联系复杂（4个传导束）穹窿:连接海马、隔区、下丘脑、丘脑以及中脑的往返纤维所组成的传导束；髓纹：联系嗅皮层、隔区、缰核以及边缘中脑区的传导束；终纹：连接杏仁核群与下丘脑的传导束内侧前脑束：连接前脑边缘系统各部分和中脑边缘区的重要传导束。

第二十四页，共七十五页。边缘系统功能边缘系统与内脏活动边缘系统与感觉功能边缘系统与情绪边缘系统与睡眠边缘系统与运动功能第二十五页，共七十五页。边缘系统功能-内脏活动边缘系统具有调节内脏活动的功能。刺激哺乳动物边缘系统环路的后眶回、扣带回、岛叶、颞极梨状皮层、后海马皮层等部都可以出现呼吸、心血管和其他内脏活动的变化。边缘系统的许多部位，还接受内脏神经传入的冲动。在正常情况下，这种传入冲动对于边缘系统调节内脏活动具有重要意义。边缘系统内的一些神经元，本身就是敏感的感受器。这些感受装置对于调节动物的体温、消化液的分泌以及进食活动都有作用。下丘脑部分有感受温度变化的神经元和感受血液内葡萄糖浓度变化的神经元。这些神经元的活动对于调节体温变化、消化液的分泌量以及进食活动都具有十分重要的生理意义。第二十六页，共七十五页。边缘系统功能-感觉功能电刺激外周神经，可以引起边缘系统相应部位电活动变化。高等哺乳动物边缘系统许多部位都接受外周及内脏的传入冲动。这些传入冲动可能对海马结构等边缘系统部分的神经元产生调制性影响，从而影响情绪变化和学习与记忆功能。刺激边缘系统某些部位可以影响痛阈，甚至可以阻断感觉信息在中枢神经系统内的传递。第二十七页，共七十五页。边缘系统功能-睡眠边缘系统中的后眶回、副嗅皮层、视前区以及下丘脑前部统称基底前脑区很早就发现当使用电流刺激这一区域时，动物出现睡眠反应。如果损毁基底前脑区，会导致睡眠失调。第二十八页，共七十五页。边缘系统功能-情绪控制边缘系统中下丘脑与情绪反应较密切。情绪发生过程下丘脑具有重要意义，但必须有大脑皮层参与。临床研究表明，损伤边缘系统较为广泛的区域之后，病人极易发怒，在社交场合表现出强烈的情绪反应。双侧下丘脑腹内侧核受到肿瘤侵犯之后，病人经常出现攻击性行为。

各种情绪代表区在边缘系统内部有广泛的重叠范围。第二十九页，共七十五页。心主神智19世纪以前，一些国家的医学家认为心理活动存在于心脏中。中医的心主神智就是典型例证。汉字中用“心”字做部首衍生出的“思”、“想”、“悟”、“怕”、“愉快”等字或词语均表示思索或情感，就是这种认识的反映。“心”的这些功能与脑边缘系统有密切关系第三十页，共七十五页。边缘系统功能-学习与记忆临床病例证明，病员隔区损伤之后，便难以用概性的言语表达事物特征。损伤杏仁核之后，病人的应变能力减弱。海马与乳头体受到损伤，可以导致一种极为明显的记忆障碍，即过去经验保持的情况下，近期记忆丧失。自60年代关于边缘系统在学习和记忆中的作用有大量的动物实验研究的文献报道。损毁双侧海马之后，虽然能使动物建立操作式条件反射,和形成对不同图形的鉴别反射活动,但要求训练的次数大大增加。它们更难以建立以时间间隔作为条件刺激的反射活动，也无法培养条件性的延迟反射。已经具有延迟反射活动的动物，如果切除其海马，延迟反射也不易出现，但是仍旧保存其他条件反射。

第三十一页，共七十五页。边缘系统功能-学习与记忆海马受损之后，动物对周围环境中新异刺激的朝向反应增强。当新异刺激重复出现时，这种反应难以消退。这说明动物的“记忆”能力有损伤。但是对于已经建立的条件反射，在海马损毁之后并不消失，这说明海马不是保存过去经验痕迹的部位。很可能在学习过程中，各种刺激信息在海马留下暂时的痕迹，经过它的活动，刺激信息进入长时记忆。第三十二页，共七十五页。边缘系统功能-学习与记忆分子和细胞水平研究：在学习过程中，动物的边缘系统中的一些部位核糖核酸的含量增高。利用放射自显影技术证明，在鉴别亮度的条件反射活动过程中，海马的锥体细胞、扣带回神经元以及视区大脑皮层神经元内的尿嘧啶核苷酸明显增加，海马神经元的蛋白质合成率升高，细胞内核糖体数目也在训练过程中增加。神经组织学的研究证明，在学习初期海马结构中突触的数量增加，突触后膜的致密度增大，乙酰胆碱的含量增高，对短时记忆和长时记忆的形成可能都十分重要。

第三十三页，共七十五页。边缘系统功能-运动控制运动控制是复杂的行为。需要许多步骤，脑边缘系统、皮层、下丘脑、基底节和脑干作为一个集成单位进行工作。任何部位的损害都会导致整个系统出现功能紊乱。第三十四页，共七十五页。第三十五页，共七十五页。纹状体受损的表现运动减少。震颤麻痹：震颤、肌张力高、随意运动减少、动作缓慢等，系黑质病变后，新纹状体神经元内多巴胺减少所引起的。运动过多舞蹈病：各种各样不自主无目的的强制运动，肌张力下降。舞蹈病产生的原因尚不清楚，可能与损害纹状体或底丘脑后，苍白球失去纹状体或底丘脑的控制，使苍白球对脊髓前角的抑制性影响增强有关。第三十六页，共七十五页。Beginningoftheclimb运动控制障碍可以见于正常人第三十七页，共七十五页。Fromherethepicturesdon'tneedanycommentary.Butifyousufferfromvertigo'Iwouldadviseyounottolookdown!第三十八页，共七十五页。Grandpanotaffected!第三十九页，共七十五页。第四十页，共七十五页。第四十一页，共七十五页。第四十二页，共七十五页。第四十三页，共七十五页。第四十四页，共七十五页。第四十五页，共七十五页。第四十六页，共七十五页。大部分日常生活活动只需要较小的肌力、有限的关节活动范围（ROM）和准确的控制活动时的肌肉收缩占最大收缩力的比例越小，运动控制能力就越大。肌力训练是为了增加运动控制力ROM训练是为了增加运动控制力肌力+ROM训练≠运动控制力训练脑边缘系统的功能需要高度重视第四十七页，共七十五页。人类活动的基本环节特定的任务参加活动的人活动的环境第四十八页，共七十五页。第四十九页，共七十五页。感知认知边缘系统-情绪运动环境的影响因素第五十页，共七十五页。脑边缘系统影响运动控制模式脑边缘系统的影响情绪感觉动机学习与记忆运动控制第五十一页，共七十五页。脑功能分层第一层低脑：由延髓、脑桥和中脑组成，负责生存的最根本需要。第二层中脑：由丘脑、下丘脑、边缘系统和小脑组成。这层主要使得我们能够有意识地感觉和控制身体活动。第三层新脑：由皮质和新皮质组成。我们的认知功能、思维、推理、策划和幻想，所有的意识工作，都在这层发生。第五十二页，共七十五页。行为层次自信行为抽象本能警觉第一层第二层第三层第三层第二层第一层第二层第二层第三层第五十三页，共七十五页。行为层次1为运动或精神活动而必须保持的对内/外环境的警醒状态。脑干网状激活系统通过上行通路分程传递至丘脑、边缘系统和大脑皮层而引发广泛的激醒状态。第五十四页，共七十五页。行为层次2基于下丘脑和与之关系密切的边缘系统，处理潜意识动力和内在本能。与学习和记忆过程一样，生存导向性动力如饥饿、口渴、温度调节、繁衍以及减少动力所必需的步骤都在这里进行加工处理如果患者总是担忧安全，就很难让他进行长时间的认知或运动程序的学习。因此治疗师给患者建立安全感是进行康复训练的前提。第五十五页，共七十五页。行为层次3抽象。仅大脑皮层区被激活。该层次对言语或数量的本质进行抽象概念化处理。躯体感觉和额叶运动皮层在该层面共同作用，以有意识和程序化的建立运动方案。前额叶区域可以影响运动方案形成，说明边缘系统对运动系统的影响力。第五十六页，共七十五页。行为层次4个人行为与行为方式、人格和生活方式的社会表现有关。同样，边缘系统及与额叶的相关性对此环节极其重要。将治疗方式改为以患者为中心，正是体现该层面行为重要性的具体表现。第五十七页，共七十五页。行为层次5信心或者动机，可能成为现代自然科学与未解之谜之间的沟通环节。一些患了晚期疾病的患者因为坚信自己会好转而痊愈。无论这种信心是来自于宗教的、精神的或自然科学的例证，都能给行为以动力，而这种动力有很大的边缘系统参与的成分。第五十八页，共七十五页。动机(Motivation)的作用动机的概念包括动力和满足感、目标引导的行为及激励机制。激发了动机的行为与以患者为中心及以家庭为中心的治疗模式相联系。Gordon认为，康复治疗中最强大的力量就是激发动机，显示边缘系统的重要性。反复强化及奖赏机制导致不断学习，期望值及行为的改变，工作能力的维持。第五十九页，共七十五页。奖赏的价值当患者做好成功的准备而治疗师不断增加运动任务的难度时，将会降低正性强化或奖赏作用，使患者减少尝试的欲望，并降低患者离开临床环境后仍拥有真实独立性的可能。设计的患者训练项目要求成功率>85%，是为了保障奖赏价值！第六十页，共七十五页。正性情绪的价值情感学习一旦被反复强化就很难忘却与负性情绪反应密切相关的运动行为可能是非常难以忘记的行为。慢性疼痛和不适往往是负性记忆的结果。因此，拥有正性情绪或正性强化的运动行为，进行反复训练，在治疗室形成积极的氛围，至关重要。第六十一页，共七十五页。长时程记忆的价值反复训练或患者渴望成功的任务（运动或认知）练习都将形成长时程记忆反复训练及长时程记忆可以对患者的生活质量产生显著疗效，并使患者在离开医院后仍保持长期的治疗效果。康复治疗目标不是在治疗室的功能实现，而是使患者重返社会。第六十二页，共七十五页。反复训练的价值运动控制理论与边缘系统的研究成果在强化机制上是重叠的。让患者在多种允许纠错的环境背景中不断进行内在反馈过程，将导致更多的记忆保留。如果没有反复练习或缺乏学习欲望，运动学习的成功机会将很小甚至不存在。第六十三页，共七十五页。举例一辆新车，油箱里已注入足够汽油，引擎机械装置拥有所有线路和联锁部分，但如果没有启动系统的机械装置，这个引擎不会被发动。基底核对大脑的作用但是，如果没有开动汽车的愿望，即使有发动机也不能激活马达系统。边缘系统对大脑的作用汽车的环境适应及自我调节能力边缘系统和小脑的功能第六十四页，共七十五页。边缘系统与治疗环境的关系边缘系统的复杂性及对运动控制和皮层结构的联合影响是巨大的，治疗师在处理患者运动控制或认知学习障碍时必须懂得边缘系统是如何对行为应答产生作用。对这些知识的了解，将有助于治疗师对临床治疗环境进行改造。第六十五页，共七十五页。训练技巧在目标导向性行为中采用程序性运动可能提升运动技巧。治疗师必须确认患者注意力是放在目标任务上，而不是运动本身的分解动作上。如果缺乏有关目标导向性活动的结局、反馈及需求的相关知识，那么学习只能靠反复死记硬背而没有分析，难以形成有意义的知识或有效的运动记忆。认知或边缘系统功能障碍的儿童可以通过反复训练来学习基本运动技能，但将该运动学习转移至其它背景的意识和能力都不高。第六十六页，共七十五页。目标导向的作用Schmidt提议，应当围绕目标导向性活动设计治疗程序，以便从运动系统中诱导出高水平功能，并能够进行目的性学习。这个过程存在强烈的情绪背景。目标导向性活动通过将患者置于一种强制形成“适宜策略”的情境，指导患者分析环境需求。目标导向性活动应当是功能性的，包括动机、深远的意义及有选择的专注力。功能再训练及本体感觉再训练都在干预中采用了上述观念。第六十七页，共七十五页。特殊技术的作用治疗中可以将特殊技术，如本体促进技术（PNF）、Bobath技术、Rood技术掺入到目标导向性活动中，以使患者获得长久的功能，并允许患者进行自我修正。第六十八页，共七十五页。患者主动参与的价值患者对学过的技能深入了解，将会更好地调整这些技能以满足不同环境及要求的需求，并采用应答反馈来引导调整过程。上述信息被用来设计需求导向性的训练动作或程序，并激发患者有意识、有目的的学习欲望。因此，关键在于了解患者的特定目标，只有在与那些有要求、有愿望并参与到康复结局设计的患者进行沟通后才能获得。第六十九页，共七十五页。举例有一位患者不想工作，但是治疗师和蔼可亲地告诉患者能让他站起来走路、重返工作岗位，有可能使患者产生抵触情绪，并降低康复欲望。而在了解患者的康复目的后才知道，他每天情绪高涨地到治疗室进行步行训练，只是为了到山林里看鸟而不是重新走回