stringtranslate.com

Дополнительная моторная зона

Дополнительная моторная область ( SMA ) — это часть моторной коры приматов, которая участвует в контроле движения. Она расположена на срединной поверхности полушария прямо перед (кпереди) первичной моторной корой, представляющей ногу. У обезьян SMA содержит грубую карту тела. У людей карта тела не очевидна. Нейроны в SMA проецируются непосредственно в спинной мозг и могут играть роль в прямом контроле движения. Возможные функции, приписываемые SMA, включают постуральную стабилизацию тела, координацию обеих сторон тела, например, во время бимануального действия, контроль движений, которые генерируются внутри, а не запускаются сенсорными событиями, и контроль последовательностей движений. Все эти предлагаемые функции остаются гипотезами. Точная роль или роли SMA пока не известны.

Для получения информации об открытии SMA и ее связи с другими двигательными областями коры см. основную статью о двигательной коре .

Субрегионы

В настоящее время в пределах более крупной области, ранее определенной как SMA, различают по крайней мере шесть областей. Эти подразделения наиболее подробно изучались в мозге обезьяны. Самая передняя часть теперь обычно называется пре-SMA. [1] [2] [3] Она имеет редкие или не имеет связей со спинным мозгом или первичной двигательной корой и имеет обширные связи с префронтальными областями. [1] [4] [5] [6] [7]

Дополнительное глазное поле (SEF) представляет собой относительно переднюю часть SMA, стимуляция которой вызывает движения головы и глаз, а также, возможно, движения конечностей и туловища. [8] [9] [10] [11]

Дам и Стрик [5] выдвинули гипотезу на основе цитоархитектуры и связей со спинным мозгом, что часть SMA в поясной борозде , в медиальной части полушария, может быть разделена на три отдельные области, поясные двигательные области. Функции поясных двигательных областей еще не были систематически изучены, хотя они могут быть вовлечены в эмоционально обусловленное поведение, такое как лимбический смех.

Собственная SMA у обезьян в настоящее время ограничена областью на темени полушария и частично простирается на медиальную стенку, прямо перед первичным представительством двигательной ноги. Собственная SMA проецируется непосредственно на спинной мозг и, следовательно, является одной из основных выходных областей кортикальной двигательной системы. [5] [12] [13] [14] [15] [16]

Недавно Чжан и др. [17] исследовали функциональные подразделения медиальной SFC на основе связности всего мозга, охарактеризованной с помощью большого набора данных фМРТ в состоянии покоя. Помимо воспроизведения границ между SMA и preSMA, текущие результаты подтверждают функциональное различие между задней и передней pre-SMA. В отличие от задней pre-SMA, передняя pre-SMA связана с большинством префронтальных, но не соматомоторных областей. В целом, SMA тесно связана с таламусом и эпиталамусом , задняя pre-SMA со скорлупой , бледным шаром и STN, а передняя pre-SMA с хвостатым ядром , при этом хвостатое ядро ​​демонстрирует значительную асимметрию полушарий.

Функции

Пенфилд и Уэлч [18] в 1951 году впервые описали СМА в мозге обезьяны и человеческом мозге как отображение тела на медиальной стенке полушария. Вулси и коллеги [19] в 1952 году подтвердили СМА в мозге обезьяны, описав ее как грубую соматотопическую карту с ногами в заднем положении и лицом в переднем положении. Было обнаружено, что отображения различных частей тела в значительной степени перекрываются. Стимуляция многих участков вызывала двусторонние движения, а иногда и движения всех четырех конечностей. Эта перекрывающаяся соматотопическая карта в СМА была подтверждена многими другими. [2] [13] [20] [21] [22]

Четыре основные гипотезы были предложены относительно функции SMA: контроль постуральной устойчивости во время стойки или ходьбы, [18] координация временных последовательностей действий, [23] [24] [25] [26] [27] [28] [ 29] [30] бимануальная координация, [31] [32] и инициирование внутренне генерируемого, а не стимулируемого движения. [3] [29] [30] [33] Однако данные, как правило, не подтверждают исключительную роль SMA в какой-либо из этих функций. Действительно, SMA явно активна во время непоследовательных, унимануальных и стимулируемых движений. [34]

У людей было показано, что SMA генерирует ранний компонент Bereitschaftspotential ( BP) или потенциала готовности BP1 или BPearly. [35] Роль SMA была дополнительно подтверждена Каннингтоном и др. 2003 г. [36], показав, что собственно SMA и пре-SMA активны до волевого движения или действия, а также поясная двигательная область (CMA) и передняя средняя поясная кора (aMCC). Недавно было показано, путем интеграции одновременно полученных ЭЭГ и фМРТ, что SMA и aMCC имеют сильные реципрокные связи, которые действуют для поддержания активности друг друга, и что это взаимодействие опосредуется во время подготовки движения в соответствии с амплитудой Bereitschaftspotential. [37]

SMA в мозге обезьяны может подчеркивать локомоцию, особенно сложную локомоцию, такую ​​как лазание или прыжки. [38] [39] [40] Это предположение было основано на исследованиях, в которых стимуляция в поведенчески релевантной временной шкале вызывала сложные движения всего тела, которые напоминали лазание или прыжки. Эта гипотеза согласуется с предыдущими гипотезами, включая участие SMA в постуральной стабилизации, во внутренне генерируемых движениях, в бимануальной координации и в планировании последовательностей движений, поскольку все эти функции активно задействованы в сложной локомоции. Гипотеза локомоции является примером интерпретации двигательной коры с точки зрения базового поведенческого репертуара, из которого возникают абстрактные функции контроля, подход, подчеркнутый Грациано и коллегами. [38]

Дополнительные изображения

Ссылки

  1. ^ ab He, SQ, Dum, RP и Strick, PL (1995). «Топографическая организация кортикоспинальных проекций из лобной доли: двигательные области на медиальной поверхности полушария». J. Neurosci . 15 (5): 3284–3306. doi : 10.1523/JNEUROSCI.15-05-03284.1995 . PMC  6578253 . PMID  7538558.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  2. ^ ab Luppino, G., Matelli, M., Camarda, RM, Gallese, V. и Rizzolatti, G (1991). «Множественные представления движений тела в медиальной области 6 и прилегающей поясной извилине: исследование внутрикорковой микростимуляции у макак». J. Comp. Neurol . 311 (4): 463–482. doi :10.1002/cne.903110403. PMID  1757598. S2CID  25297539.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  3. ^ ab Matsuzaka, Y., Aizawa, H., and Tanji, J (1992). «Моторная область, соединенная с дополнительной моторной областью (предополнительной моторной областью) у обезьяны: нейронная активность во время выученной моторной задачи». J. Neurophysiol . 68 (3): 653–662. doi :10.1152/jn.1992.68.3.653. PMID  1432040.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  4. ^ Бейтс, Дж. Ф. и Голдман-Ракик, П. С. (1993). «Префронтальные связи медиальных двигательных областей у макак-резусов». J. Comp. Neurol . 336 (2): 211–228. doi :10.1002/cne.903360205. PMID  7503997. S2CID  35838076.
  5. ^ abc Dum, RP & Strick, PL (1991). «Происхождение кортикоспинальных проекций из премоторных областей лобной доли». J. Neurosci . 11 (3): 667–689. doi : 10.1523/JNEUROSCI.11-03-00667.1991 . PMC 6575356 . PMID  1705965. 
  6. ^ Lu, MT, Preston, JB и Strick, PL (1994). «Взаимосвязи между префронтальной корой и премоторными областями лобной доли». J. Comp. Neurol . 341 (3): 375–392. doi :10.1002/cne.903410308. PMID  7515081. S2CID  13045173.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. ^ Луппино, Г., Мателли, М., Камарда, Р. и Риццолатти, Г. (1993). «Кортикокортикальные связи области F3 (собственно СМА) и области F6 (пре-СМА) у макаки». Дж. Комп. Нейрол . 338 (1): 114–140. дои : 10.1002/cne.903380109. PMID  7507940. S2CID  6171579.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  8. ^ Чен, Л. Л. и Уолтон, М. М. (2005). «Движение головы, вызванное электрической стимуляцией в дополнительном глазном поле макаки-резуса». J. Neurophysiol . 94 (6): 4502–4519. doi :10.1152/jn.00510.2005. PMID  16148273.
  9. ^ Russo, GS & Bruce, CJ (2000). «Дополнительное поле глаза: представление саккад и связь между полями нейронных ответов и вызванными движениями глаз». J. Neurophysiol . 84 (5): 2605–2621. doi :10.1152/jn.2000.84.5.2605. PMID  11068002. S2CID  16208146.
  10. ^ Шлаг, Дж. и Шлаг-Рей, М. (1987). «Доказательства дополнительного поля глаза». J. Neurophysiol . 57 (1): 179–200. doi :10.1152/jn.1987.57.1.179. PMID  3559671.
  11. ^ Tehovnik, EJ & Lee, K (1993). «Дорсомедиальная фронтальная кора резус-макак: топографическое представление саккад, вызванных электрической стимуляцией». Exp. Brain Res . 96 (3): 430–442. doi :10.1007/bf00234111. PMID  8299745. S2CID  11322416.
  12. ^ Галеа, MP и Дэриан-Смит, I (1994). «Множественные популяции кортикоспинальных нейронов у макак определяются их уникальными корковыми истоками, спинальными окончаниями и связями». Cereb. Cortex . 4 (2): 166–194. doi :10.1093/cercor/4.2.166. PMID  8038567.
  13. ^ ab Macpherson, J., Marangoz, C., Miles, TS и Wiesendanger, M (1982). «Микростимуляция дополнительной моторной области (SMA) у бодрствующей обезьяны». Exp. Brain Res . 45 (3): 410–416. doi :10.1007/bf01208601. PMID  7067775. S2CID  10053006.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  14. ^ Мюррей, EA и Коултер, JD (1981). «Организация кортикоспинальных нейронов у обезьян». J. Comp. Neurol . 195 (2): 339–365. doi :10.1002/cne.901950212. PMID  7251930. S2CID  20215391.
  15. ^ Nudo, RJ & Masterton, RB (1990). «Нисходящие пути спинного мозга, III: Места начала кортикоспинального тракта». J. Comp. Neurol . 296 (4): 559–583. doi :10.1002/cne.902960405. PMID  2113540. S2CID  20563396.
  16. ^ Тоёсима, К и Сакаи, Х (1982). «Точная кортикальная протяженность начала кортикоспинального тракта (CST) и количественный вклад в CST в различных цитоархитектонических областях. Исследование с пероксидазой хрена на обезьяне». J. Hirnforsch . 23 (3): 257–269. PMID  7130676.
  17. ^ Чжан, С., Иде, Дж. С. и Ли, Ч. С. (2012). «Функциональная связность медиальной верхней фронтальной коры в состоянии покоя». Cereb. Cortex . 22 (1): 99–111. doi :10.1093/cercor/bhr088. PMC 3236794 . PMID  21572088. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  18. ^ ab Penfield, W. & Welch, K (1951). «Дополнительная двигательная область коры головного мозга: клиническое и экспериментальное исследование». AMA Arch. Neurol. Psychiatry . 66 (3): 289–317. doi :10.1001/archneurpsyc.1951.02320090038004. PMID  14867993.
  19. ^ Woolsey, CN, Settlage, PH, Meyer, DR, Sencer, W., Hamuy, TP и Travis, AM (1952). «Модель локализации в прецентральных и «дополнительных» моторных областях и их связь с понятием премоторной области». Ассоциация по исследованиям нервных и психических заболеваний . 30. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Raven Press: 238–264.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  20. ^ Gould, HJ III, Cusick, CG, Pons, TP и Kaas, JH (1996). «Взаимосвязь связей мозолистого тела с картами электрической стимуляции моторных, дополнительных моторных и фронтальных полей глаз у совиных обезьян». J. Comp. Neurol . 247 (3): 297–325. doi :10.1002/cne.902470303. PMID  3722441. S2CID  21185898.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  21. ^ Muakkassa, KF & Strick, PL (1979). «Входы лобной доли в моторную кору приматов: доказательства четырех соматотопически организованных «премоторных» областей». Brain Res . 177 (1): 176–182. doi :10.1016/0006-8993(79)90928-4. PMID  115545. S2CID  34047716.
  22. ^ Mitz, AR & Wise, SP (1987). «Соматотопическая организация дополнительной двигательной области: внутрикортикальное микростимуляционное картирование». J. Neurosci . 7 (4): 1010–1021. doi : 10.1523/JNEUROSCI.07-04-01010.1987 . PMC 6568999 . PMID  3572473. 
  23. ^ Геймар, Б., Пьеро=Дезейлиньи, К. и Риво, С. (1990). «Нарушение последовательностей саккад, управляемых памятью, после дополнительных поражений двигательной зоны». Annals of Neurology . 28 (5): 622–626. doi :10.1002/ana.410280504. PMID  2260848. S2CID  31214017.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  24. ^ Gerloff, C., Corwell, B., Chen, R., Hallett, M. и Cohen, LG (1997). «Стимуляция дополнительной двигательной области человека мешает организации будущих элементов в сложных двигательных последовательностях». Brain . 120 (9): 1587–1602. doi : 10.1093/brain/120.9.1587 . PMID  9313642.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  25. ^ Дженкинс, И. Х., Брукс, Д. Х., Никсон, П. Д., Фраковяк, Р. С. и Пассингем, Р. Э. (1994). «Изучение двигательной последовательности: исследование с помощью позитронно-эмиссионной томографии». J. Neurosci . 14 (6): 3775–3790. doi : 10.1523/JNEUROSCI.14-06-03775.1994 . PMC 6576955 . PMID  8207487. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  26. ^ Ли, Д. и Куэсси, С. (2003). «Активность в дополнительной двигательной области, связанная с обучением и выполнением последовательной зрительно-моторной задачи». J. Neurophysiol . 89 (2): 1039–1056. doi :10.1152/jn.00638.2002. PMID  12574479.
  27. ^ Mushiake, H., Inase, M. и Tanjii, J (1990). «Избирательное кодирование двигательной последовательности в дополнительной двигательной области коры головного мозга обезьяны». Exp. Brain Res . 82 (1): 208–210. doi :10.1007/bf00230853. PMID  2257906. S2CID  33522843.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  28. ^ Шима, К. и Танджи, Дж. (1998). «Как дополнительные, так и пресупплементарные двигательные области имеют решающее значение для временной организации множественных движений». J. Neurophysiol . 80 (6): 3247–3260. doi :10.1152/jn.1998.80.6.3247. PMID  9862919.
  29. ^ ab Roland, PE, Larsen, B., Lassen, NA и Skinhoj, E (1980). «Дополнительная моторная область и другие корковые области в организации произвольных движений у человека». J. Neurophysiol . 43 (1): 118–136. doi :10.1152/jn.1980.43.1.118. PMID  7351547.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  30. ^ ab Roland, PE, Skinhoj, E., Lassen, NA и Larsen, B. (1980). «Различные области коры головного мозга человека в организации произвольных движений в экстраперсональном пространстве». J. Neurophysiol . 43 (1): 137–150. doi :10.1152/jn.1980.43.1.137. PMID  7351548.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  31. ^ Бринкман, К. (1981). «Повреждения в дополнительной двигательной области мешают обезьяне выполнять задачу бимануальной координации». Neurosci. Lett . 27 (3): 267–270. doi :10.1016/0304-3940(81)90441-9. PMID  7329632. S2CID  41060226.
  32. ^ Serrien, DJ, Strens, LH, Oliveiero, A. и Brown, P (2002). «Повторная транскраниальная магнитная стимуляция дополнительной двигательной области (SMA) ухудшает бимануальный контроль движений у людей». Neurosci. Lett . 328 (2): 89–92. doi :10.1016/s0304-3940(02)00499-8. PMID  12133562. S2CID  35568770.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  33. ^ Halsband, U., Matsuzaka, Y. и Tanji, J. (1994). «Нейронная активность в дополнительной, пре-дополнительной и премоторной коре приматов во время внешне и внутренне инструктируемых последовательных движений». Neurosci. Res . 20 (2): 149–155. doi :10.1016/0168-0102(94)90032-9. PMID  7808697. S2CID  5930996.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  34. ^ Пикард, Н. и Стрик, ПЛ (сентябрь 2003 г.). «Активация дополнительной моторной области (SMA) во время выполнения визуально управляемых движений». Cereb. Cortex . 13 (9): 977–986. doi : 10.1093/cercor/13.9.977 . PMID  12902397.
  35. ^ Deecke L, Kornhuber (1978). «дополнительная» моторная кора в произвольных движениях пальцев человека». Brain Res . 159 (2): 473–476. doi :10.1016/0006-8993(78)90561-9. PMID  728816. S2CID  43904948.
  36. ^ Каннингтон Р., Виндишбергер К., Дике Л., Мозер Э. (2003). «Подготовка и готовность к произвольному движению: исследование реакции Берейтшафтса-BOLD с помощью высокопольной событийной фМРТ». NeuroImage . 20 (1): 404–412. doi :10.1016/s1053-8119(03)00291-x. PMID  14527600. S2CID  13419573.
  37. ^ Нгуен В.Т., Брейкспир М., Каннингтон Р. (2014). «Взаимные взаимодействия SMA и поясной извилины поддерживают преддвигательную активность для произвольных действий». J Neurosci . 34 (49): 16397–16407. doi :10.1523/jneurosci.2571-14.2014. PMC 6608485 . PMID  25471577. 
  38. ^ ab Graziano, MSA (2008). Интеллектуальная машина движения . Оксфорд, Великобритания: Oxford University Press.
  39. ^ Грациано, МСА и Афлало, ТН (2007). «Картирование поведенческого репертуара на коре» (PDF) . Нейрон . 56 (2): 239–251. doi : 10.1016/j.neuron.2007.09.013 . PMID  17964243.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  40. ^ Грациано, МСА , Афлало, ТН и Кук, ДФ (2005). «Движения рук, вызванные электрической стимуляцией в моторной коре обезьян». J. Neurophysiol . 94 (6): 4209–4223. doi :10.1152/jn.01303.2004. PMID  16120657.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Дополнительная моторная зона» .