康复医学概论运动的神经控制和运动与能量代谢基础

第二章康复医学

基础理论

当前第1页\共有45页\编于星期五\8点第四节运动的神经控制

当前第2页\共有45页\编于星期五\8点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当前第3页\共有45页\编于星期五\8点当前第4页\共有45页\编于星期五\8点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当前第5页\共有45页\编于星期五\8点2、人体的运动行为方式

反射性运动(reflexmovement)随意运动(voluntarymovement)节律运动(rhythmicmotorpattern)

当前第6页\共有45页\编于星期五\8点反射性运动

(reflexmovement)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当前第7页\共有45页\编于星期五\8点随意运动

(voluntarymovement)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)当前第8页\共有45页\编于星期五\8点节律运动

(rhythmicmotorpattern)

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)当前第9页\共有45页\编于星期五\8点3、与运动控制有关的感觉信息

①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②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当前第10页\共有45页\编于星期五\8点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当前第11页\共有45页\编于星期五\8点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当前第12页\共有45页\编于星期五\8点当前第13页\共有45页\编于星期五\8点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当前第14页\共有45页\编于星期五\8点6、两类运动神经元脊髓前角运动细胞分为大型的α运动神经元小型的γ运动神经元当前第15页\共有45页\编于星期五\8点

α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α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α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)当前第16页\共有45页\编于星期五\8点γ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(γ1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(γ2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当前第17页\共有45页\编于星期五\8点7、运动单位

运动单位是指一个α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当前第18页\共有45页\编于星期五\8点神经系统通过两种方式控制肌肉的收缩强度：①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②一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，收缩的强度越大当前第19页\共有45页\编于星期五\8点一、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、对侧伸肌反射等当前第20页\共有45页\编于星期五\8点牵张反射

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，固定关节的位置当前第21页\共有45页\编于星期五\8点屈肌反射

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当前第22页\共有45页\编于星期五\8点对侧伸肌反射

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

当前第23页\共有45页\编于星期五\8点二、脑干在人体运动中的作用

当前第24页\共有45页\编于星期五\8点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”当前第25页\共有45页\编于星期五\8点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当前第26页\共有45页\编于星期五\8点三、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当前第27页\共有45页\编于星期五\8点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当前第28页\共有45页\编于星期五\8点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”当前第29页\共有45页\编于星期五\8点四、大脑皮质在运动

控制中的作用当前第30页\共有45页\编于星期五\8点1．皮质运动区的功能特征①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②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③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当前第31页\共有45页\编于星期五\8点④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⑤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当前第32页\共有45页\编于星期五\8点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当前第33页\共有45页\编于星期五\8点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当前第34页\共有45页\编于星期五\8点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，最终实现随意运动当前第35页\共有45页\编于星期五\8点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当前第36页\共有45页\编于星期五\8点第五节运动与能量代谢基础

当前第37页\共有45页\编于星期五\8点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当前第38页\共有45页\编于星期五\8点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当前第39页\共有45页\编于星期五\8点(1)肌肉内ATP的合成

①由磷酸肌酸(CP)形成ATPADP+CP→ATP+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②糖酵解产生ATP

C6H12O6→2C3H6O3+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分子当前第40页\共有45页\编于星期五\8点③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

当前第41页\共有45页\编于