Kiểm soát mức độ chính xác của co cơ: sự điều hòa ngược của hệ thống cảm giác thân thể tới vỏ não vận động

2021-11-30 03:32 PM

Tủy sống có thể gây ra các chương trình phản xạ vận động cụ thể có tính cố định. Nhiều những chương trình như vậy cũng có vai trò quan trọng khi các neuron vận động ở sừng trước của tủy sống bị kích thích.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Mỗi khi các tín hiệu từ vỏ não vận động gây nên sự co cơ, vùng được kích thích gửi các tín hiệu cảm giác thân thể ngược trở lại những neuron vận động khởi phát.Hầu hết những tín hiểu này phát sinh ở (1) các suốt cơ, (2) dây chằng, (3) receptor xúc giác ở da phía trên cơ. Chúng thường tăng cường sự co cơ (positive feedback) bằng các cách sau: Trong trường hợp các suốt cơ, nếu các sợi nội suốt (fusimotor muscle fibers) co nhiều hơn các sợi ngoại suốt (large muscle fibers), phần trung tâm của các suốt cơ bị căng ra, trở nên hoạt hóa, nhanh chóng phát đi các tín hiệu trở lại các tế bào tháp ở vỏ não vận động, báo hiệu rằng các sợi ngoại suốt co chưa đủ. Các tế bào tháp sẽ kích thích co cơ đó hơn nữa, giúp sự co của nó bắt kịp với sự co của các suốt cơ. Với trường hợp của các receptor xúc giác, nếu sự co cơ khiến da đè ép lên một vật nào đó, ví dụ như sự đè ép của các ngón tay xung quanh một vật được nắm trong bàn tay, các tín hiệu từ những thụ thể ở da, nếu cần, có thể kích thích thêm sự co cơ để tay nắm chặt hơn nữa.

Sự kích thích các neuron vận động tủy sống

Lát cắt ngang của tủy sống, nó cho thấy (1) rất nhiều dải chi phối vận động và cảm giác vận động đi vào đoạn tủy đó và (2) một neuron vận động tượng trưng ở giữa sừng trước chất xám tủy sống. Dải vỏ tủy và dải đỏ tủy nằm ở phần sau của cột trắng bên. Các sợi của chúng chủ yếu tạo synap với các neuron trung gian ở vùng giữa của chất xám.

Sự hội tụ của các con đường điều khiển vận động khác nhau

Hình. Sự hội tụ của các con đường điều khiển vận động khác nhau trên các nơron vận động phía trước.

Ở phần phình to của tủy cổ, nơi phản chiếu (đại diện) của bàn tay và ngón tay, rất nhiều các sợi vỏ tủy và đỏ tủy tận cùng trực tiếp ở neuron vận động trước (neuron vận động alpha của sừng trước tủy sống), hình thành một con đường cho phép não kích thích trực tiếp sự co cơ. Cơ chế này phù hợp với thực tế rằng vỏ não vận động sơ cấp có mức độ đại diện rất cao cho sự kiểm soát tinh tế các cử động của bàn tay, ngón tay và của ngón cái.

Các chương trình (khuôn mẫu-pattern) vận động được hình thành bởi tủy sống

Tủy sống có thể gây ra các chương trình phản xạ vận động cụ thể có tính cố định để đáp ứng với các kích thích từ thần kinh cảm giác. Nhiều những chương trình như vậy cũng có vai trò quan trọng khi các neuron vận động ở sừng trước của tủy sống bị kích thích bởi các tín hiệu từ vỏ não.

Ví dụ, phản xạ căng cơ (stretch reflex) là cần thiết ở bất cứ thởi điểm nào, nó làm giảm sự rung lắc của các chuyển động được khởi phát từ não, và ít nhất cũng có thể đóng góp một phần động năng cần thiết để gây co cơ khi những sợi cơ nội suốt co mạnh hơn các sợi ngoại suốt, một phản xạ phụ thêm cho sự kích thích trực tiếp từ các sợi vỏ-tủy.

Ngoài ra, khi não phát đi một tín hiệu gây co một cơ nhất định, thường không cần phải đồng thời truyền thêm một tín hiệu đối lập để làm giãn cơ đối kháng của cơ đó; sự dãn cơ này đạt được bởi sơ đồ phân bố thần kinh đối lập (reciprocal innervation circuit) vốn luôn tồn tại trong tủy sống để phối hợp các cặp cơ đối kháng.

Các phản xạ tủy sống khác, như phản xạ rút lui, bước đi, cào gãi, và duy trì tư thế,.. cũng có thể được kích hoạt bởi các tín hiệu xuất phát từ não. Bởi vậy, những mệnh lệnh đơn giản từ não có thể khởi phát nhiều vận động đơn giản, nhất là những vận động để thực hiện các chức năng đi lại và tạo các tư thế khác nhau của cơ thể.

Hậu quả của tổn thương vỏ não vận động hoặc con đường vỏ tủy - đột quỵ

Hệ thống chi phối vận động có thể bị tổn thương bởi một hiện tượng bất thường hay gặp được gọi là đột quỵ. Nó được gây ra hoặc bởi sự vỡ một huyết quản gây chảy máu vào não (xuất huyết não) hoặc bởi huyết khối tại một trong số những động mạch chính cung cấp máu cho não (nhồi máu não). Ở cả 2 trường hợp, hậu quả là làm mất sự cung cấp máu tới vỏ não hoặc tới dải vỏ tủy nơi nó đi qua bao trong (nằm giữa nhân đuôi và bèo sẫm). Ngoài ra, người ta cũng đã thực hiện các thí nghiệm loại bỏ có chọn lọc những phần khác nhau của vỏ não vận động ở các loài động vật để nghiên cứu kĩ hơn về hậu quả của tổn thương hệ thống vận động.

Loại bỏ vùng vỏ não vận động sơ cấp (Area Pyramidalis: vùng tháp)

Loại bỏ một phần của vùng vỏ não vận động sơ cấp - khu vực bao gồm các tế bào tháp (tế bào Betz) khổng lồ - gây ra liệt các cơ được phản chiếu ở các mức độ khác nhau. Nếu nhân đuôi phía dưới, vùng tiền vận động kế cận và vùng vận động bổ sung không bị tổn thương, thì những cử động tạo tư thế chung của cơ thể (postural movements) và những chuyển động cố định ở các chi (fixation movement) vẫn có thể xảy ra, nhưng sẽ mất đi sự chi phối có ý thức cho các cử động tinh tế, riêng rẽ ở phần ngọn chi, đặc biệt là ở bàn tay và ngón tay.

Sự co cứng cơ do tổn thương vùng rộng lớn gần kề vỏ não vận động

Thông thường, vùng vỏ não vận động sơ cấp kích thích liên tục lên các neuron vận động ở sừng trước tủy sống để duy trì một trương lực cơ nhất định (continual tonic stimulatory effect); do đó, loại bỏ sự tác động này sẽ làm giảm trương lực cơ (hypotonia). Hầu hết những tổn thương ở vỏ não vận động, đặc biệt là những tổn thương gây ra bởi đột quỵ, ảnh hưởng không chỉ đến vùng vỏ não vận động sơ cấp mà cả những phần kề cận như nhân nền. Trong những trường hợp này, hầu như sự co cứng lúc nào cũng xảy ra ở những vùng cơ chịu chi phối phía đối diện (vì các con đường dẫn truyền vận động bắt chéo sang bên đối diện). Sự co cứng này chủ yếu là do tổn thương các con đường vận động phụ từ những phần không thuộc hệ tháp của vỏ não vận động. Những con đường này bình thường ức chế các nhân tiền đình và cấu trúc lưới ở thân não. Khi những nhân này không còn bị ức chế (thoát ức chế- disinhibited), chúng tự hoạt hóa và gây tăng trương lực quá mức ở các cơ liên quan. Sự co cứng cơ này là hiện thường xảy ra kèm theo với đột quỵ ở một người.

Bài viết cùng chuyên mục

Receptor: các loại và kích thích Receptor cảm giác

Danh sách và phân loại 5 nhóm receptor cảm giác cơ bản: receptor cơ học, receptor nhiệt, receptor đau, receptor điện từ, và receptor hóa học.

Tiêu cự của thấu kính: nguyên lý quang học nhãn khoa

Các tia sáng đi đến thấu kính hội tụ không phải là một chùm tia song song mà là phân kì bởi vì nguồn phát các tia sáng không đặt xa thấu kính đó.

Điều khiển của gen trong cơ thể người

Một số các protein trong tế bào là protein cấu trúc, nó kết hợp với những phân tử lipid khác và carbohydrate. Tuy nhiên, phần lớn các protein là enzyme xúc tác các phản ứng hóa học khác nhau trong tế bào.

Sinh lý tiêu hóa ở miệng và thực quản

Nhai là hoạt động cơ học của miệng có tác dụng nghiền xé thức ăn và trộn đều thức ăn với nước bọt. Nhai là một động tác nửa tự động, có lúc nhai được thực hiện tự động nhưng có khi được thực hiện chủ động.

Chức năng sinh lý nội tiết của thận

Erythropoietin có tác dụng kích thích tế bào đầu dòng sinh hồng cầu, erythroid stem cell, chuyển thành tiền nguyên hồng cầu,proerythroblast, và làm tăng sinh hồng cầu.

Động tác bước và đi bộ: phản xạ tư thế

Các thông tin cảm giác từ bàn chân hay cảm giác tư thế từ các khớp đóng một vai trò quan trọng trong việc điều khiển áp lực bàn chân và bước đi liên tục.

Dẫn truyền tín hiệu từ vỏ não đến tủy sống: nhân đỏ hoạt động như con đường phụ

Những sợi đỏ-tủy tận cùng (tạo synap) chủ yếu ở neuron trung gian ở vùng giữa của chất xám, cùng với các sợi vỏ tủy, nhưng một vài sợi đỏ tủy tận cùng trực tiếp ở neuron vận động (neuron alpha) ở sừng trước.

Giải phẫu và sinh lý của cấp máu mạch vành

Hầu hết máu từ tĩnh mạch vành trái trở về tâm nhĩ phải thông qua xoang vành, chiếm 75%. Máu từ thất phải thông qua tĩnh mạch nhỏ chảy trực tiếp vào tâm nhĩ phải.

Sự hình thành lưu thông và hấp thu dịch não tủy

Dịch được bài tiết từ não thất bên đầu tiên đến não thất ba, sau khi bổ sung thêm một lượng nhỏ dịch từ não thất ba, chảy xuống qua công Sylvius vào não thất bốn, nơi một lượng nhỏ dịch tiếp tục được bài tiết thêm.

Phức bộ QRS: trục điện thế trung bình của tâm thất và ý nghĩa

Trục điện thế của tim thường được ước lượng từ chuyển đạo lưỡng cực chi hơn là từ vector điện tim. Hình dưới là phương pháp ước lượng trục điện thế của tim.

Điều hòa thần kinh trong việc bài tiết nước bọt

Sự kích thích giao cảm có thể làm tăng một lượng nhỏ nước bọt - ít hơn so với kích thích phó giao cảm. Thần kinh giao cảm bắt nguồn từ các hạch cổ trên và đi dọc theo bề mặt của các mạch máu tới tuyến nước bọt.

Hệ thống thần kinh của ruột: chi phối thần kinh đường tiêu hóa

Mặc dù hệ thần kinh ruột có chức năng độc lập với hệ thần kinh ở bên ngoài, nhưng khi bị kích thích bởi hệ giao cảm và phó giao cảm có thể làm tăng hoặc giảm chức năng của ruột, điều này chúng ta sẽ thảo luận sau.

Trao đổi canxi giữa xương và dịch ngoại bào

Một phần nhỏ dạng canxi dễ trao đổi này cũng là dạng canxi được tìm thấy trong tất cả các tế bào mô, đặc biệt là trong các tế bào có tính thấm cao như gan và đường tiêu hóa.

Ảnh hưởng của tập luyện thể thao trên cơ và hiệu suất cơ

Ở tuổi già, nhiều người trở nên ít vận động do đó cơ của họ teo rất nhiều. Trong những trường hợp này, tuy nhiên, tập luyện cho cơ có thể tăng sức mạnh cơ bắp hơn 100 %.

Hệ nội tiết và sinh sản của nữ

Những hormone FSH và LH  hormone thùy trước tuyến yên, hormone kích thích nang trứng (FSH) và hormone hoàng thể hormone buồng trứng, estrogen và progesteron, được bài tiết với nồng độ liên tục thay đổi trong suốt các gai đoạn khác nhau của chu kỳ kinh nguyệt.

Đặc điểm sinh lý cấu tạo bộ máy tiêu hóa

Thiết đồ cắt ngang, ống tiêu hóa cấu tạo gồm 8 lớp từ trong ra ngoài: niêm mạc, cơ niêm, lớp dưới niêm mạc, đám rối Meissner, cơ vòng

Loại dịch trong cơ thể người: đo bằng chỉ thị mầu

Dựa trên nguyên tắc bảo toàn vật chất, có nghĩa là tổng lượng vật chất sau khi hòa vào dịch bằng với tổng lượng vật chất trước khi được bơm vào.

Giải phẫu và sinh lý của tụy

Tụy tiết nhiều hormon, như amylin, somatostatin, và pancreatic polypeptide, chức năng của chúng chưa được biết rõ. Mục đích chính là bàn về vai trò sinh lý của insulin và glucagon và sinh lý bệnh của các bệnh lý.

Cấu tạo cơ bản của một tế bào động vật

Các bào quan và thể vùi nằm lơ lững trong dịch tế tương. Từ bào tương (cytoplasm) dùng để bao hàm cả dịch tế bào, tất cả các bào quan.

Adenosine Triphosphate: chất mang năng lượng trong chuyển hoá

Carbohydrat, chất béo, and protein đều được tế bảo sử dụng để sản xuất ra một lượng lớn adenosine triphosphate, là nguồn năng lượng chính cho mọi hoạt động của tế bào. Vì vậy, ATP được gọi là “chất mang năng lượng” trong chuyển hoá tế bào.

Sự tổng hợp Carbohydrates từ Proteins và chất béo - Quá trình tân tạo glucose

Khi kho dự trữ carbohydrates của cơ thể giảm xuống dưới mức bình thường, một lượng vừa phải glucose có thể được tổng hợp từ amino acids và phần glycerol của chất béo.

Soi đáy mắt: quan sát nhìn vào phía trong mắt

Kính soi đáy mắt là dụng cụ có cấu tạo phức tạp nhưng nguyên lý của nó rất đơn giản. Cấu tạo của nó được mô tả và có thể được giải thích như sau.

Ảnh hưởng của gia tốc tuyến tính lên cơ thể

Vấn đề cũng xẩy ra trong quá trình giảm tốc, khi tàu không gian trở vào khí quyển. Một người di chuyển ở Mach 1 (tốc độ âm thanh và của máy bay nhanh) có thể giảm tốc an toàn trong khoảng cách tầm 0.12 dặm.

Năng lượng yếm khí so với hiếu khí trong cơ thể

Năng lượng ATP có thể sử dụng cho các hoạt động chức năng khác nhau của tế bào như tổng hợp và phát triển, co cơ, bài tiết, dẫn truyền xung động thần kinh, hấp thu tích cực.

Cơ chế của chất truyền tin thứ hai trong chức năng nội tiết trung gian nội bào

Một trong những cơ chế hormone tác động trong môi trường nội bào là kích thích sự hình thành chất truyền tin thứ hai cAMP phía trong màng tế bào.