運動控制、運動學習與神經可塑性
中樞模式發生器
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走路時,你並不會有意識地逐一激發每條腿的肌肉——左、右、左、右。這節律幾乎是自行運轉的,就像你能不假思索地呼吸或咀嚼。脊髓裡隱藏著一些迴路,能自行產生這種重複、交替的模式,像一台內建的運動節拍器。這就是中樞模式發生器。
中樞模式發生器是脊髓神經元構成的網絡,其連線方式使它們能產生有節律、交替的輸出——先屈肌後伸肌、先一條腿後另一條腿——即便沒有大腦源源不斷的指令。大腦和感覺回饋並不創造節律;它們開啟節律、設定速度、加以引導。經典證據來自一些脊髓與大腦被切斷的動物,在給予支撐時,牠們的腿仍能在移動的跑台上邁步。在人類,情況沒那麼絕對,但脊髓迴路顯然對走路的基本邁步節律有貢獻。
這一觀念是脊髓損傷和腦中風後若干復健方法的科學支柱。如果脊髓仍能產生邁步模式,那麼給腿部加負荷並帶它經歷走路的節律——例如藉助減重跑台訓練——也許有助於重新喚醒並塑造該模式,而不只是依賴來自受損大腦的指令。誠實的提醒是:人類的效果有限且不保證;中樞模式發生器是真實而有用的原理,而非恢復行走的魔法開關。
在減重跑台訓練中,一位部分癱瘓的患者被吊帶扶直,治療師引導他的雙腿經歷邁步節律;這種反覆的負荷與運動旨在調動脊髓的邁步迴路,而不僅僅依靠來自大腦的減弱通路。
負荷與節律可能調動損傷平面以下的脊髓邁步迴路。
它們在人類中的作用真實存在,但比在貓等動物中更有限、更受調控;不要指望中樞模式發生器單憑自身恢復獨立行走,且跑台方法的人類證據並不一致。
又稱
另見