运动控制、运动学习与神经可塑性
中枢模式发生器
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走路时,你并不会有意识地逐一激发每条腿的肌肉——左、右、左、右。这节律几乎是自行运转的,就像你能不假思索地呼吸或咀嚼。脊髓里隐藏着一些回路,能自行产生这种重复、交替的模式,像一台内建的运动节拍器。这就是中枢模式发生器。
中枢模式发生器是脊髓神经元构成的网络,其连线方式使它们能产生有节律、交替的输出——先屈肌后伸肌、先一条腿后另一条腿——即便没有大脑源源不断的指令。大脑和感觉反馈并不创造节律;它们开启节律、设定速度、加以引导。经典证据来自一些脊髓与大脑被切断的动物,在给予支撑时,它们的腿仍能在移动的跑台上迈步。在人类,情况没那么绝对,但脊髓回路显然对走路的基本迈步节律有贡献。
这一观念是脊髓损伤和脑卒中后若干康复方法的科学支柱。如果脊髓仍能产生迈步模式,那么给腿部加负荷并带它经历走路的节律——例如借助减重跑台训练——也许有助于重新唤醒并塑造该模式,而不只是依赖来自受损大脑的指令。诚实的提醒是:人类的效果有限且不保证;中枢模式发生器是真实而有用的原理,而非恢复行走的魔法开关。
在减重跑台训练中,一位部分瘫痪的患者被吊带扶直,治疗师引导他的双腿经历迈步节律;这种反复的负荷与运动旨在调动脊髓的迈步回路,而不仅仅依靠来自大脑的减弱通路。
负荷与节律可能调动损伤平面以下的脊髓迈步回路。
它们在人类中的作用真实存在,但比在猫等动物中更有限、更受调控;不要指望中枢模式发生器单凭自身恢复独立行走,且跑台方法的人类证据并不一致。
又称
另见