康复医学概论6运动的神经控制和运动与能量代谢基础课件.ppt

1、主讲：李文迅主讲：李文迅 人体正常姿势的维持以及各种各样动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、关节下，由肌肉的收缩和舒张带动骨、关节 运动而共同完成的运动而共同完成的 等长收缩等长收缩肌纤维长度不变肌纤维长度不变等张收缩等张收缩肌纤维的长度能自由缩短，而张肌纤维的长度能自由缩短，而张 力没有改变力没有改变向心性收缩：向心性收缩：当肌肉收缩时，起止点相互接当肌肉收缩时，起止点相互接 近，长度缩短近，长度缩短离心性收缩：离心性收缩：当肌肉收缩时，起止点从短缩当肌肉收缩时，起止点从短缩 的状态逐渐被拉长

2、，相互分开，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直至恢复到静止时的正常长度反射性运动反射性运动(reflex movement)随意运动随意运动(voluntary movement)节律运动节律运动(rhythmic motor pattern)是最简单和最基本的运动形式，通常由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，产生的运动具有固特定的感觉刺激引起，产生的运动具有固定的运行轨迹定的运行轨迹 该运动反应迅速、形式固定、不受意识该运动反应迅速、形式固定、不受意识控制控制 主要在脊髓水平控制完成主要在脊髓水平控制完成 随意运动，是为了达到某种目的而随意运动，是为

3、了达到某种目的而 指向一定目标的有意识地执行某种动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作，这种动作可以是对感觉刺激的反 应应(如觅食行为、防御行为等如觅食行为、防御行为等)，也可，也可 以由主观意愿而发生以由主观意愿而发生(如意识行为等如意识行为等)可随意开始和终止，但运动一旦发起就可随意开始和终止，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调制，即具有随意运动和反射运动两方面的特征的特征 (如呼吸、行走和跑步等

4、如呼吸、行走和跑步等)由视觉、听觉和皮肤感觉所提供的关于由视觉、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自己所在位置间关系的信息由肌肉和前庭器官所提供的关于肌肉长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传入信息中视觉信息对于运动的精确控 制是最为重要的制是最为重要的 肌梭是一种肌梭是一种肌肉长度感受器肌肉长度感受器，能感，能感受动力工作中肌肉长度的变化，是中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

5、，实现枢神经系统了解肢体相关位置，实现牵张反射的结构牵张反射的结构 肌梭是一种高度特化的梭形感受器，几乎存在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，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：一类是比较粗大的分布不同可分为两类：一类是比较粗大的核袋纤核袋纤维维，它的许多细胞核都聚集在纤维的中央部；另，它的许多细胞核都聚集在纤维的中央部；另一类是细而短的一类是细而短的核链纤维核链纤维，它的许多核呈链状排，它的许多核呈链状排列分散于整个纤维列分散于整个纤维

6、 腱梭亦称高尔基腱器官或腱器官，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，亦呈梭形其结构与肌梭相似，亦呈梭形 腱梭是一种腱梭是一种肌肉张力感受器肌肉张力感受器，能感，能感 受静力工作中肌肉张力的变化受静力工作中肌肉张力的变化 脊髓前角运动细胞分为脊髓前角运动细胞分为大型的大型的运动神经元运动神经元小型的小型的运动神经元运动神经元 运动神经元运动神经元 发出纤维进入前根，分为张力型和位相型发出纤维进入前根，分为张力型和位相型 张力型张力型神经元神经元 轴突传导速度慢，支配红肌纤维，维持肌轴突传导速度慢，支配红肌纤维，维持肌张

7、力，作用于张力性牵张反射张力，作用于张力性牵张反射 位相型位相型神经元神经元 轴突传导速度快，支配白肌纤维，快速收轴突传导速度快，支配白肌纤维，快速收缩肌肉，作用于位相性牵张反射缩肌肉，作用于位相性牵张反射(腱反射腱反射)运动神经元运动神经元 其纤维也行经前根和脊神经，其轴突止于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，参与肌梭内肌，支配肌梭内的梭内肌纤维，参与肌张力的维持肌张力的维持 动态型神经元动态型神经元(1 1传出纤维传出纤维)支配肌梭内核袋肌纤维，其感受器对快牵支配肌梭内核袋肌纤维，其感受器对快牵张较为敏感张较为敏感 静态型神经元静态型神经元(2 2传出纤

8、维传出纤维)支配肌梭内核链肌纤维，其感受器对慢牵支配肌梭内核链肌纤维，其感受器对慢牵张较为敏感张较为敏感 运动单位是指一个运动单位是指一个运动神经元和它全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同的功能活动，作为神经肌肉活动的基本功能单位功能单位 神经系统通过两种方式控制肌肉的收缩强度：神经系统通过两种方式控制肌肉的收缩强度：激活的运动单位的数目和正在收缩的运动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单位的数目多少 一个运动单位动

9、作电位频率的高低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，收缩的强度越大位的频率越高，收缩的强度越大 脊髓是控制、调节躯体运动的最低级神脊髓是控制、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主要通过肌梭、高尔基腱器官等本体感受器来实现受器来实现 同时脊髓反射受高位中枢的调控同时脊髓反射受高位中枢的调控 包括牵张反射包括牵张反射 、屈肌反射、对侧伸肌反、屈肌反

10、射、对侧伸肌反射等射等 骨骼肌受到外力牵拉时，其周围的肌梭将兴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，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，从功能上看，可使肌

11、肉维持在恒定的长度，固定关节的位置固定关节的位置 当肢体的皮肤或肌肉受刺激时，引起肢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，称为屈体关节屈肌快速收缩及伸肌松弛，称为屈肌反射肌反射 它是一种保护性的反应，能够保护四肢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免受进一步的伤害和损伤 刺激的信号经中间神经元、兴奋同侧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射的基础上引起对侧伸肌运动神经元兴奋和对侧屈肌运

12、动神经元的抑制，这称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，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在行走、跑步时有支撑体重的作用 脑干水平反射是静止的姿势反射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位变化而发生变化 脑干水平的反射几乎不产生运动，主要脑干水平的反射几乎不产生运动，主要是是通过调整肌肉张力对姿势产生影响通过调整肌肉张力对姿势产生影响，

13、又，又称称“调整反射调整反射”从延髓、脑桥、中脑、直至丘脑底部这一从延髓、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，对肌紧张起脑干网状结构下行易化系统，对肌紧张起易化作用易化作用 脑干网状结构下行抑制系统，对肌紧张起脑干网状结构下行抑制系统，对肌紧张起抑制作用抑制作用 小脑和基底神经节都是同躯体运动协调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由大脑皮质下行控制躯体运动的

14、锥体外系包括两大途径：系包括两大途径：一是经小脑下行一是经小脑下行 一是经基底神经节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作用于脊髓运动神经元 小脑是重要的运动控制调节中枢，其本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，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，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碍，表现所谓

15、共济失调性震颤症状 基底神经节位于大脑皮质下，紧靠丘脑背外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、侧，是由尾状核、壳核、苍白球、丘脑底核、中脑黑质和红核组成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息的处理有关 它为一切运动提供必要的它为一切运动提供必要的“配合活动配合活动”有精细的运动功能定位，刺激大脑运动皮有精细的运动功能定位，刺

16、激大脑运动皮 质相应的区域，可引起身体相应的运动质相应的区域，可引起身体相应的运动对躯体运动的调节呈现交叉支配，即同侧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皮质运动区支配对侧肢体的运动功能皮质代表区的大小与运动的精细复杂程度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，该动作运动代有关，动作越精细、复杂，该动作运动代 表区的范围就越大表区的范围就越大皮质细胞的代偿能力很强，部分皮质运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不同系统、不同部位的神经元

17、可以代偿 它的功能，这是脑功能重塑的基础它的功能，这是脑功能重塑的基础刺激某运动代表区，仅产生该代表区所刺激某运动代表区，仅产生该代表区所 支配的肌肉收缩。如果刺激强度增强，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可引起临近协同肌的收缩 调节脊髓前角运动神经元和中间神经元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运动中起基本作用 锥体束损害可造成随意运动功能丧

18、失、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肌张力低下、手的精细运动功能丧失 锥体外系的特点是不经过延髓锥体，作用不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，并支持锥体外系是在锥体束的管理下活动的，并支持锥体束的随意

19、运动锥体束的随意运动 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调的情况下，锥体束才能完成肌肉的精细活动 大脑皮质不同部位在随意运动的调节上各起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着不同的作用 皮质中央前回运动区，是直接发出传出运动皮质中央前回运动区，是直接发出传出运动冲动的区域冲动的区域 皮质额叶对于随意运动的组织有重要意义皮质额叶对于随意运动的组织有重要意义 皮质顶枕部皮质顶枕部(包括视觉、前庭、皮肤和动觉分包括视觉、前庭、皮肤和动觉分析器中枢析器中枢)是保证运动的空间组织的主导区域是保证运动的空间

20、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，信息进行分析、综合，并通过多次的返回传导，最终实现随意运动最终实现随意运动 大脑皮质对躯体运动的大脑皮质对躯体运动的控制命令是经由锥体系和控制命令是经由锥体系和锥体外系两条途径把信息锥体外系两条途径把信息传递到脊髓，再由脊髓中传递到脊髓，再由脊髓中的运动神经元这一最后公的运动神经元这一最后公路引起肌肉运动的路引起肌肉运动的 在锥体系是直捷通路，在锥体系是直捷通路，而锥体外系则

21、沿途与基底而锥体外系则沿途与基底神经节、小脑、脑于进行神经节、小脑、脑于进行联系换元，同时，基底神联系换元，同时，基底神经节与丘脑之间，小脑与经节与丘脑之间，小脑与丘脑、脑干之间也相互有丘脑、脑干之间也相互有神经联系，而组成一个复神经联系，而组成一个复杂的控制整合系统杂的控制整合系统 人体运动时需要消耗的能量主要来自糖、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供给人体所需能量的约 70%70%；其余的能量由；其余的能量由脂肪提供脂

22、肪提供 脂肪是体内能源物质储存的主要形式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给生命活动所必需的能量 肌肉收缩时必须利用高能化合物三磷酸肌肉收缩时必须利用高能化合物三磷酸腺苷腺苷(ATP)(ATP)水解时释放出的能量，水解时释放出的能量，ATPATP是肌是肌肉活动的直接能量来源肉活动的直接能量来源 ATPATP的来源有两个：的来源有两个：其一为在肌肉内由肌细胞通过有氧或无其一为在肌肉内由肌细胞通过有氧或无氧代谢合成氧代谢合成 其二为在肌肉外通过碳水化合物、脂肪其二为在肌肉外通过碳水化合物、脂肪和蛋白质的有

23、氧代谢产生和蛋白质的有氧代谢产生 由磷酸肌酸由磷酸肌酸(CP)(CP)形成形成ATPATP ADP+CPATP+C ADP+CPATP+C 它是一种无氧代谢，它是一种无氧代谢，CPCP在细胞中含量有限，在细胞中含量有限，通过此途径产生的通过此途径产生的ATPATP不多不多糖酵解产生糖酵解产生ATPATP C6H12O62C3H6O3+2ATPC6H12O62C3H6O3+2ATP 碳水化合物碳水化合物(糖原或葡萄糖糖原或葡萄糖)在无氧的条件下在无氧的条件下酵解，此过程中一个糖单位产生酵解，此过程中一个糖单位产生2 2个个ATPATP分子分子 营养物质的有氧代谢营养物质的有氧代谢 这是三羧酸循环

24、和电子转移两个复杂的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，体内进行，需要氧参加，在此过程中，每消耗每消耗1 1个氧原子可以生成个氧原子可以生成2 23 3个个ATPATP 正常情况下肌肉组织内的正常情况下肌肉组织内的ATPATP含量很有限含量很有限 在肌细胞外，以有氧代谢方式产生在肌细胞外，以有氧代谢方式产生ATPATP，反应物为糖类、脂肪和蛋白质反应物为糖类、脂肪和蛋白质 常见的情况是由糖类和脂肪氧化产生常见的情况是由糖类和脂肪氧化产生ATP ATP C6H12O6+6O2+36ADP6CO

25、2+6H2O+36ATP C6H12O6+6O2+36ADP6CO2+6H2O+36ATP 由此可见，有氧代谢比糖酵解产生效率由此可见，有氧代谢比糖酵解产生效率高，二者产生高，二者产生ATPATP之比约为之比约为36:2 36:2 C16H32O2(C16H32O2(棕榈酸棕榈酸)+23O2+130ADP16CO2+16H2O+130ATP)+23O2+130ADP16CO2+16H2O+130ATP 脂肪产能的优点在于每克产热大，每克糖、脂肪产能的优点在于每克产热大，每克糖、脂肪、蛋白质的产能比为：脂肪、蛋白质的产能比为：4.1：9.3：4.2 其次是脂肪储存能量大，脂肪与糖的储能其次是脂肪

26、储存能量大，脂肪与糖的储能比达到比达到50：1 在一般运动的情况下，糖和脂肪协调地供应能量，蛋在一般运动的情况下，糖和脂肪协调地供应能量，蛋白质不是重要的能源白质不是重要的能源 安静状态下以有氧代谢为主，短时间激烈运动可促进安静状态下以有氧代谢为主，短时间激烈运动可促进肌细胞内的糖酵解肌细胞内的糖酵解 缓慢和持久的运动以肌细胞外糖的有氧代谢供能为主缓慢和持久的运动以肌细胞外糖的有氧代谢供能为主 大强度运动时整体以有氧代谢为主、局部有无氧代谢大强度运动时整体以有氧代谢为主、局部有无氧代谢 长时间运动时一般先利用肌肉的能源，随着时间的延长时间运动时一般先利用肌肉的能源，随着时间的延长，血中的糖和脂肪相继被利用长，血中的糖和脂肪相继被利用 在用接近最大耗氧量在用接近最大耗氧量5050的强度进行持续运动时，的强度进行持续运动时，7575左右的能量来自脂肪左右的能量来自脂肪 短期间歇运动时主要耗能是脂肪短期间歇运动时主要耗能是脂肪