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人类大脑探秘
1.15.1 大脑皮层的运动管理区

大脑皮层的运动管理区

大脑皮层管理运动的脑区不止一处,其中最直接的是初级运动区,其他还有辅助运动区等。

大脑皮层某些区有管理运动的功能,最先是由动物实验证明的。实验中发现用直流电刺激猫或狗的一侧额叶皮层,能引起对侧肢体运动。随后学者们详细划定了狗及猴运动区的范围。实验还证明,刺激猴顶叶中央前回及额叶的一部分均可产生运动。对于人体,根据癫痫发作时动作扩散的次序,专家早就提出运动在皮层有其代表区的设想。

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运动单位示意图

用电刺激动物大脑皮层起动区的结果表明,初级运动皮层有一个人体肌肉收缩的图像存在。这个倒立图像的细节至今仍然是有争议的。但是首要的一个问题是:大脑皮层运动区是否就像钢琴的琴键,指挥运动就是按键操作?另外,这是指对一条肌肉而言的呢,还是指对一个动作而言的呢?以前的实验是用皮层内微刺激做的,结果表明,图像的一个小点受刺激常常会激活单块肌肉。但近来的解剖学及电生理学研究都表明,情形比“一个点管理一块肌肉”的看法要复杂得多。例如,已知个别锥体束神经元可以终止于许多脊髓运动神经元,而这些神经元是支配不同肌肉的。这一现象即使在运动管理最为精细的脑区(如管理手运动的脑区)也依然存在。进一步电生理微刺激实验则表明,单块肌肉可以在大脑皮层有广泛的代表区,在灵长类大脑皮层,可广泛到2~3毫米。由此看来,似乎运动皮层内的水平联结把一群神经元组成为一集体。这个集体则协调了一群脊髓腹角细胞的活动,从而产生某一躯体动作。从这儿也可看出皮层功能定位的复杂与精细。

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大脑皮层管理区

感觉运动天才如优秀运动员、芭蕾演员或音乐会演出家,他们之所以能达到那种超群的速度及协调动作,是否由于有其神经系统的结构基础呢?非创伤性脑成像技术的广泛应用,使人们在获得了一大批资料的基础上,试图来回答这一问题。多数研究的目标是看看脑代表区的大小是否与运动才能有关。他们研究了职业小提琴手、大提琴手,以及经典吉他演奏家的脑成像图后,得出的结论是:他们的右侧初级运动感觉皮层的左手指区比非音乐家的相应脑区为大。一般而论,较高的运动才能将反映在实现这一技能的脑区的大小上。这种看法是容易被人接受的。

从不同种动物的比较中也可以看出,一种特殊的本领一定是基于相对应的精细脑回路的,这意味着该回路必定会有更多的神经元、更多的突触、更多的支持性胶质细胞,所有这些都占有一定体积。不同种动物躯体代表区在初级躯体感觉及运动皮层的大小比例,反映了各自的特异的机械感觉及运动控制的细微特点。行为能力跟脑区大小之间的关系在同一种动物发育过程中某一特定能力减弱或从未出现的条件下也很明显。现尚不清楚的是,这一原则是否适用于人之间。例如,在细胞构筑上不论是初级感觉区或运动区,大脑半球面积大小的不对称的平均数是否有区别。因为有90%的人使用右手操作,照例说应该有某些不对称性出现。似乎个别感觉运动天才的皮层脑区大小也应不同于一般人,但这一问题的研究也还仅仅开始。

锥体束和锥体外系是平行的线路。锥体束是由大脑各区发出,路经延髓锥体(因此得名)的主要下行传导径。锥体外系是指不通过延髓锥体而间接下传,并影响脊髓运动神经元的诸多传导径的总称。锥体外系的所谓间接下传,主要是指大脑皮层不同区(也包括4区)经过不同途径再经过脑干下传。在完成间接下传中,小脑和基底神经节起了非常重要的作用。