W poprzednim artykule opisałem budowę i przebieg drogi korowo-siatkowo-rdzeniowej. Jedną z najważniejszych informacji jest ta, że droga ma swój początek w strukturach korowych związanych z planowaniem ruchu oraz przygotowaniem do jego wykonania. W niniejszym artykule omówię wpływ tej drogi na funkcję kontroli posturalnej.
Zagadnienia kontroli posturalnej, mechanizmów antycypacyjnych czy planowania ruchu są bardzo skomplikowane i to co przedstawię, pomimo że będzie jedynie pyłkiem we wszechświecie tego zagadnienia, to będzie dobrym wstępem do dalszych rozważań na dany temat. Zagadnienie samej kontroli posturalnej czy też mechanizmu APA zasługuje na odrębny artykuł, bądź cykl artykułów, a może i nawet książkę? Na pewno będziemy do tego wracać. Teraz skupmy się na tym jak droga korowo-siatkowo-rdzeniowa bierze udział w przygotowaniu ruchu.
Wykonanie nawet najprostszego ruchu nigdy nie będzie ograniczało się do mięśni, które tym ruchem zawiadują. Osoba na ryc. nr 1 w chwili, gdy usłyszy dźwięk ma pociągnąć za uchwyt, który trzyma. Spodziewana jest aktywność mięśni kończyny górnej (m. biceps brachii). Oczywiście tak się dzieje, jednak zaobserwowano również, że na chwilę przed aktywnością zginacza przedramienia uaktywnił się mięsień brzuchaty łydki (m. gastrocnemius). Wynika to z faktu, że ciało chce wykonać dany ruch w stabilnej pozycji. W przeciwnym wypadku doszłoby do przemieszczenia w przestrzeni, a sam ruch kończyną górną byłby nieefektywny. Mówiąc dość obrazowo, to aktywność zginaczy podeszwowych „buduje” pozycję od dołu dając „górze” mocny fundament. Ten eksperyment pokazuje, że mózg zaplanował dany ruch na wielu segmentach i nie ograniczył się jedynie do mięśni, które mają pociągnąć za uchwyt. Zjawisko to nazywa się APA (z ang. Anticipatory Postural Adjustment). Można nazwać to poprzedzającym (wyprzedzającym) dostosowaniem posturalnym.
Warto zaznaczyć, że aktywność łydki będzie silnie związana z drogą przedsionkowo-rdzeniową oraz jej z skoordynowaniem z drogą siatkowo-rdzeniową. Wychodząc z założenia, że ta druga związana jest głównie z mięśniami proksymalnymi można odnieść się do badań Hodges PW i wsp. (2000), którzy opisują jak aktywność mięśni tułowia wyprzedza ruch kończyną górną. Niemniej jednak przykład z mięśniem brzuchatym zostawmy jako punkt odniesienia dla przyszłych publikacji.
Na jakiej zasadzie działa APA? Ja do napisania tego artykułu potrzebuję kawy. Na chwilę zanim usiadłem do klawiatury byłem w kuchni, żeby przygotować sobie ten magiczny wywar. W mojej głowie zrodziła się pewna intencja, pewna potrzeba którą mogę zrealizować tylko poprzez wykonanie odpowiednich sekwencji ruchowych – np. sięgnięcie odpowiedniego naczynia. Podchodzę do szafki, otwieram ją i lokalizuję swój ulubiony kubek. Zanim po niego sięgnę i wykonam ruch kończyną górną muszę mieć stabilną pozycję. Pewne obszary mózgu muszą wysłać informacje do mięśni posturalnych mówiącą, że za chwilę kończyna górna, która ma pewną masę i stanowi pewną dźwignię sprawi, że będzie niestabilnie. Trzeba temu przeciwdziałać. Czyli zadzieje się to co omówiono na ryc nr 1, przy czym trzeba do tego dodać jeszcze inne mięśnie, w szczególności tułowia (Hodges PW i wsp. (2000)). Chwyciłem kubek, dalej stoję i mogę robić kawę. W tym miejscu chciałbym zwrócić uwagę na fakt jak mocno funkcja kończyny górnej jest związana z pozycją/sylwetką w której się znajdujemy. Zróbcie mały eksperyment. Usiądźcie proszę i spróbujcie się zgarbić. Jeszcze mocniej. Jeszcze! A teraz podnieście rękę do góry. Nie unosi się jakoś zbyt wysoko? A teraz się wyprostujcie i spróbujcie znów podnieść rękę. Wyżej, prawda?
Jakie neurofizjologiczne podłoże stoi za mechanizmem APA? W wyjaśnieniu pomoże ryc. nr 2 i proszę skupmy naszą uwagę na kolorze zielonym. Miejsce w którym „powstaje” APA jest wciąż tematem debaty. Na dzień dzisiejszy przyjmuje się, że są to okolice kory przedruchowej (z ang. premotor cortex, na rycinie zaznaczone jako PM) oraz dodatkowej kory ruchowej (z ang. supplementary motor cortex, na rycinie zaznaczone jako SMA). Obszary te dostają informację z kory przedczołowej (z ang. prefrontal cortex) o pewnym planie bądź intencji która powstała (chcę się napić kawy, chcę sięgnąć kubek). Wpływa to na zainicjowanie programów związanych z planem danego ruchu i stworzenia odpowiednich warunków kontroli posturalnej. Informacja jest wysyłana dalej do innych obszarów korowych. Za pośrednictwem drogi korowo-siatkowej dociera również do struktur pnia mózgu skąd swój początek mają drogi siatkowo-rdzeniowe. Ich zakończenia są na poziomie całego rdzenia kręgowego i wpływają na pobudzenie mięśni posturalnych. Te z kolei odpowiadają m.in. za zbudowanie odpowiedniej pozycji ciała, adekwatnej do zamierzonego ruchu. Jeżeli plan kontroli posturalnej został wdrożony w życie to wtedy informacja z PM/SMA wysyłana jest do pierwotnej kory ruchowej (M1), która odpowiada za pobudzenie mięśni odpowiedzialnych za wykonanie konkretnego ruchu.
Jang SH i wsp. (2016) badali zależność pomiędzy integralnością strukturalną drogi korowo-siatkowej, a zaburzeniami kontroli posturalnej u osób u osób po przebytym łagodnym urazie czaszkowo mózgowym (z ang. Mild Traumatic Brain Injury),. W badaniach obrazowych, które przeprowadzono przy pomocy DTT (z ang. Diffusion Tensor Tractography) wykazano, że u pacjentów dochodzi do szeregu zmian w strukturze drogi, między innymi do zmniejszenia objętości jej włókien. Osoby te wykazują również większe problemy z kontrolą pozycji stojącej szczególnie, gdy stoją na wąskiej płaszczyźnie podparcia, niestabilnym podłożu czy też z zamkniętymi oczami. Dodatkowo zaobserwowano, że osoby po uszkodzeniu mózgu prezentują osłabienie mięśni proksymalnych. Rycina nr 3 prezentuje możliwe warianty uszkodzenia drogi korowo-siatkowej.
Filmy, które dołączam do artykułu przedstawiają pacjenta po rozległym urazie czaszkowo-mózgowym powikłanym udarem krwotocznym. Na jednym z filmów podjęliśmy się próby pociągnięcia uchwytu, tak jak opisano na ryc. nr 1. Można zaobserwować brak stabilnej pozycji w trakcie wykonywania ruchu. Na drugim z kolei odnosimy się do przykładu z sięganiem po kubek. Widać, że dopóki prawa ręka jest na blacie pacjent jest w stanie aktywować prostowniki kończyn dolnych i tułowia. Kiedy dostaje polecenie sięgnięcia po kubek, to na chwilę przed tą czynnością ugina oba kolana i opiera je o szafkę.
Jak pracować nad mechanizmami kontroli posturalnej? To zdecydowanie temat na odrębny artykuł, który na pewno się pojawi. Niemniej jednak jestem pewien, że po przeczytaniu tego tekstu będziecie w stanie dobrać odpowiednie zadania dla pacjenta. Pewnie napijecie się dużo kawy :-).
Bibliografia:
- Brodal Per. The Central Nervous System. Structure and Function. Fourth Edition. Oxford University Press. 2010.
- Felten DL, O’Banion MK, Maida MS, Netter FH. Atlas Neuroanatomii I Neurofizjologii Nettera. Wydanie 3. Edra Urban & Partner. 2016.
- Hodges PW, Cresswell AG, Daggfeldt K, Thorstensson A. Three dimensional preparatory trunk motion precedes asymmetrical upper limb movement. Gait and Posture. 2000;11:92-101.
- Jang SH, Kim TH, Kwon YH, Lee MY, Lee HD. Postural instability in patients with injury of corticoreticular pathway following mild traumatic brain injury. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. 2016;95:580-587.
- Jang S, Lee SJ. Corticoreticular tract in the human brain: a mini review. Frontiers in Neurology. 2019;10:1188.
- Li S, Francisco GE, Zev Rymer W. A New Definition of Poststroke Spasticity and the Interference of Spasticity With Motor Recovery From Acute to Chronic Stages. Neuroreabilitation and Neural Repair. 2021;35(7):601-610.
- Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, Hall WC, Lamantia A-S, Mooney RD, Platt ML, White LE. Neuroscience. International Sixth Edition. Oxford University Press. 2018.
- Takakusaki K. Functional Neuroanatomy for Posture and Gait Control. Journal of Movement Disorders. 2017;10(1):1-17.