44--JunJun--0606 11

MotorMotor functionfunction I I ::

SpinalSpinal MotorMotor FunctionFunction

ดรดร..ภญภญ..กนกวรรณกนกวรรณ ติลกสกลุชยัติลกสกลุชยัภาควิชาภาควิชาสสรีรวิทยารีรวิทยา

คณะคณะแพทยศาสตรศิแพทยศาสตรศิริราชพยาบาลริราชพยาบาล

44--JunJun--0606 22

วัตถปุระสงควัตถปุระสงค

นิยามนิยาม ของของ motor functionmotor function : voluntary, reflex & : voluntary, reflex & rhythmic automatic movementrhythmic automatic movement

ศูนยควบคุมศูนยควบคุม voluntary movement voluntary movement, posture & , posture & balance, spinal reflex movementbalance, spinal reflex movement

นิยามของนิยามของ rreflexeflex movementmovement และและ reflex arcreflex arc

gamma loop, muscle spindle gamma loop, muscle spindle และและ alpha MN alpha MN

กลไกเกิดกลไกเกิด sstretchtretch reflexreflex,, iinversenverse stretchstretch reflexreflex และและ wwithdrawalithdrawal reflexreflex

การทดสอบการเกิดการทดสอบการเกิดรีเฟล็กซรีเฟล็กซในทางคลินิกในทางคลินิก

44--JunJun--0606 33

SomaticSomatic MotorMotor SystemSystem :: Movements Movements vsvs actionsactions

ความสามารถในการเคลื่อนไหวของคนความสามารถในการเคลื่อนไหวของคน

3.3. ทรงตัวทรงตัว ขณะอยูนิ่งขณะอยูนิ่ง

ขณะเคลื่อนที่ขณะเคลื่อนที่

1.1. หยาบหยาบ

1.1. TonicTonic contractioncontraction เกิดเกิด tonetone

เบื้องหลังการเคลื่อนไหวเบื้องหลังการเคลื่อนไหว

2.2. ละเอียดละเอียด

กลามเนื้อหดตัวกลามเนื้อหดตัว 22 แบบแบบ2. 2. PhasicPhasic contractioncontraction

44--JunJun--0606 44

PhasicPhasic contractioncontraction ทําใหทําใหเกิดเกิด การเคลื่อนไหวการเคลื่อนไหว 33 แบบแบบ

1.Voluntary movement1.Voluntary movement–– complex actions : complex actions : reading, writing, playing pianoreading, writing, playing piano

–– purposeful, goalpurposeful, goal--orientedoriented

–– learned : learned : จนเกดิจนเกดิ motor program motor program

improve with practice ~improve with practice ~

44--JunJun--0606 55

Three Classes of MovementThree Classes of Movement

2. Reflexes (spinal & brainstem)2. Reflexes (spinal & brainstem)–– involuntary, rapid, stereotypedinvoluntary, rapid, stereotyped

eyeeye--blink, coughing, knee jerkblink, coughing, knee jerk

–– graded control by eliciting stimulusgraded control by eliciting stimulus

Rhythmic motor patternsRhythmic motor patterns–– combines voluntary & reflexive actscombines voluntary & reflexive acts

chewing, swallowing, walking, runningchewing, swallowing, walking, running

–– initiation & termination by voluntaryinitiation & termination by voluntary

–– once initiated, repetitive & reflexive ~once initiated, repetitive & reflexive ~

44--JunJun--0606 66

VoluntaryVoluntarymovementmovement

PosturePosture && balancebalance(postural reflex)(postural reflex)

Spinal rSpinal reflexeflexmovementmovement

SPINALSPINAL CORDCORDα α MNMN && γγ MNMN

BASALBASALGANGLIAGANGLIA

CEREBRALCEREBRAL MOTORMOTOR AREASAREAS

THALAMUSTHALAMUS

CEREBELLUMCEREBELLUM

Sen

sory

Sen

sory

feed

back

feed

back

BRAINSTEMBRAINSTEM

VoluntaryVoluntary ororRhythmicRhythmic oror

ReflexReflexMovementMovement

การจัดลําดับของศูนยส่ังการการจัดลําดับของศูนยส่ังการ

++ -

+

44--JunJun--0606 77

ศูนยสั่งการศูนยสั่งการ ( (Motor center)Motor center)•• สั่งการสั่งการ และและ ควบคุมการเคลื่อนไหวควบคุมการเคลื่อนไหว•• โดยคุมปจจัยตอไปนี้โดยคุมปจจัยตอไปนี้

แรงการแรงการหดตัวหดตัว

มุมของขอเขามุมของขอเขา

ความเร็วของความเร็วของลูกลูกบอลลบอลล

กลามเนือ้ทาํงานกลามเนือ้ทาํงานประสานกนัประสานกนั เชนเชนFlexor Flexor หดตัวหดตัวExtensor Extensor คลายตวัคลายตวั

Sensory

Sensory

feedbackfeedback

44--JunJun--0606 88

SensorySensory feedbackfeedback จากจาก musclemuscle ((stretchstretch)) receptorreceptor 22 ชนิดชนิด

1.1. MuscleMuscle spindlespindleIntrafusalIntrafusal musclemuscle

กลามเนื้อถูกยืดยาวกลามเนื้อถูกยืดยาวเพิ่มขึ้นเพิ่มขึ้น

IaIa,, IIII ,,spindlespindle afferentafferent

2.2. GolgiGolgi tendontendon organorgan

กลามเนือ้ตงึกลามเนือ้ตงึเพิม่ขึน้เพิม่ขึน้

IbIb afferentafferent

IaIa,, IIII

IbIb

IaIa,, IIII

ExtrafusalExtrafusalmusclemuscle

IbIb

กระตุนกระตุน

กระตุนกระตุน

44--JunJun--0606 99

สัญญาณสัญญาณ IaIa, II , II ไปกระตุนไปกระตุน alpha MNalpha MN

การนําขอมูลของการนําขอมูลของ Muscle stretch receptor Muscle stretch receptor

สัญญาณสัญญาณ IbIb ไปยับยั้งไปยับยั้ง alpha MN alpha MN

InhibitoryInhibitoryinterneuroninterneuron

SpinalSpinal reflexreflex controlcontrolควบคุมความยาวควบคุมความยาว

ความตึงของกลามเนื้อความตึงของกลามเนื้อ

αα MNMN

IaIa afferentafferent

--

+

+

Ib afferent

IaIaIb

IaIaIb

44--JunJun--0606 1010

BrainBrain stemstem

AlphaAlpha motormotor fibrefibre

gam

ma

gam

ma

mot

or

mot

orfib

refib

re

ExtrafusalExtrafusalmusclemuscle

IntrafusalIntrafusalmusclemuscle

““ GammaGamma looploop””

1.1.

3.3.

2.2.γγ MNMNαα MNMN

GammaGamma motoneuronmotoneuron ควบคุมควบคุม musclemuscle spindlespindle sensitivitysensitivity

IaIa afferentafferent

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II

++

44--JunJun--0606 1111

IaIa dischargedischarge

TensionTension

ContractionContraction

PullPull

ContractionContraction

II I I I I I I I I I I I I I I I I

I I I I I I I I I II I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

I I I I I I I I I I I I I I I I ขข.. กระตุนกระตุนαα MNMN

กก.. ยืดกลามเนื้อยืดกลามเนื้อ

คค.. กระตุนกระตุนαα MNMNและและ

γ γ MNMN

α α -- γγ coactivationcoactivation

บันทึกการสรางบันทึกการสราง AP AP ของของ IaIa

หยอนหยอน

MuscleMusclespindlespindle

หดหด

44--JunJun--0606 1212

เวลาสมองสั่งใหกลามเนื้อหดตัวจะสั่งเวลาสมองสั่งใหกลามเนื้อหดตัวจะสั่ง

เพื่อใหเพื่อให muscle spindle muscle spindle สามารถสงสัญญาณตอไดสามารถสงสัญญาณตอได

หนาที่หนาที่ gamma systemgamma system คือคือ รักษารักษาความไวการรับรูความไวการรับรูของของ muscle spindlemuscle spindle ขณะกลามเนื้อหดตัวขณะกลามเนื้อหดตัว& & ปรับความไวตามความตองการในภาวะตางๆปรับความไวตามความตองการในภาวะตางๆ

กระตุนทั้งกระตุนทั้ง αα MN MN และและ γγ MNMN

((α α −− γγ coactivationcoactivation))

Alpha fiberAlpha fiber

gamma fibergamma fiber

44--JunJun--0606 1313

บทบาทควบคมุการเคลือ่นไหวของไขสนัหลังบทบาทควบคมุการเคลือ่นไหวของไขสนัหลัง

ไกที่ถูกตัดหัวไกที่ถูกตัดหัว สามารถวิ่งสามารถวิ่งไปรอบๆกอนลมลงตายไปรอบๆกอนลมลงตาย –– ““running around like a chicken with its head cut offrunning around like a chicken with its head cut off ””

–– แสดงวาแสดงวา ไขไขสันหลังสามารถควบคุมการเดินสันหลังสามารถควบคุมการเดิน การวิ่งการวิ่ง

ในคนในคน ถาไขสันหลังถูกตัดขาดถาไขสันหลังถูกตัดขาด

–– อัมพาตครึ่งตวัอัมพาตครึ่งตวั paraplegia, paraplegia,

–– อัมพาตทั้งตัวอัมพาตทั้งตัว quadriplegiaquadriplegia–– ไรความรูสกึสัมผัสไรความรูสกึสัมผัส เจ็บเจ็บ และควบคุมกลามเนื้อไมไดและควบคุมกลามเนื้อไมได

–– เหลือแตของเหลือแตของ reflexreflex ของแขนและขาของแขนและขา

stretch reflexstretch reflex

44--JunJun--0606 1414

Christopher ReeveChristopher ReeveAccidents : spinal Accidents : spinal transectiontransection

44--JunJun--0606 1515muscles

Motor Neurons

Brain stem

Basal Ganglia

PT neurons

SpinalSpinal cordcord transectiontransection

กลามเนือ้เปนอมัพาตกลามเนือ้เปนอมัพาต LossLoss ofof VoluntaryVoluntary

MovementMovementทรงตวัตัง้ไมไดทรงตวัตัง้ไมได

““ SpinalSpinal ShockShock ””

เหลอืแตเหลอืแต ReflexReflexlimblimb movementmovement

XX

MotorMotor CapacityCapacity ของไขสนัหลังของไขสนัหลัง

BrainstemBrainstem

Cerebral cortexCerebral cortex

MotorMotor centercenterofof

ReflexReflex movementmovement

ไกไมมีหวัวิง่ตอไกไมมีหวัวิง่ตอไดกอนลมลงไดกอนลมลง

44--JunJun--0606 1616

1.1.Stretch Stretch reflexreflex

2.Withdrawal reflex2.Withdrawal reflex((FlexionFlexion reflexreflex &&crossedcrossed extensionextension))

3.3.Scratch Scratch reflexreflex

ReflexReflex inin spinalspinal animalanimal

44--JunJun--0606 1717

ReflexReflex arcarc

ตัวกระตุนตัวกระตุน

2. Sensory neuron 2. Sensory neuron & afferent & afferent fibrefibre

1.1. Skin receptorSkin receptor

3. 3. MotoneuronMotoneuronอาจมีอาจมี interneuron interneuron

4. 4. EffectorEffector คือคือ musclemuscle

ลักษณะสําคัญลักษณะสําคัญ Reflex Reflex

MotorMotor centercenter

stimulusstimulusrapid, involuntaryrapid, involuntarystereotypestereotypelocal responselocal response ขนาดเปลี่ยนตามขนาดเปลี่ยนตามตัวกระตุนตัวกระตุน

44--JunJun--0606 1818

StretchStretch reflexreflex::1.1. PhasicPhasic

เคาะเอ็นเคาะเอ็นMuscleMuscle spindlespindle

IaIa afferentafferent

αα MNMN

QuadricepsQuadricepsfemorisfemoris

หดตัวหดตัว

เขากระตุกเขากระตุก

เกิดไดทั้งเกิดไดทั้งกลามเนื้อกลามเนื้อ flexor & flexor & extensorextensor

Monosynaptic Monosynaptic reflexreflex

KneeKnee jerkjerk

““LengthLength controlcontrol systemsystem””

I I I I I I I I I I I I II I I I I I I I I I I I I

44--JunJun--0606 1919

Patellar - L2 - L4

44--JunJun--0606 2020

Biceps - C5 & C6

44--JunJun--0606 2121

Triceps Triceps -- C6 C6 -- C8C8

44--JunJun--0606 2222

Achilles - L5, S1 & S2Ankle jerk

44--JunJun--0606 2323

StretchStretch reflexreflex ::2.2.Tonic Tonic

gravitygravity

ExtensorExtensor musclemuscle

หดตัวนอยๆหดตัวนอยๆ

Gastrocnem

iusG

astrocnemius

quad

ricep

squ

adric

eps

fem

oris

fem

oris

BrainstemSpinal cord

เกดิเฉพาะเกดิเฉพาะ Extensor Extensor musclemuscle เปนทัง้เปนทัง้ Monosynaptic, Monosynaptic, Polysynaptic reflexPolysynaptic reflexเพือ่การทรงตวัเพือ่การทรงตวั

44--JunJun--0606 2424

αα motormotor nervenerve

αα MNMN

InhibitoryInhibitoryinterneuroninterneuron

Inverse stretch reflexInverse stretch reflex TensionTension controlcontrol systemsystem

GolgiGolgi tendontendon organorgan

กลามเนือ้กลามเนือ้หดตวัมากหดตวัมาก

ตงึมากขึน้ตงึมากขึน้

++

--

กลามเนือ้คลายตวักลามเนือ้คลายตวักลไกปองกนักลไกปองกนัเนือ้เยือ่ฉกีขาดเนือ้เยือ่ฉกีขาด

I I I I I I I I I I I I II I I I I I I I I I I I I

IbIb AfferentAfferent fiberfiber

44--JunJun--0606 2525

Inverse stretch reflexInverse stretch reflex or Tendon Reflexor Tendon Reflex

44--JunJun--0606 2626

WithdrawalWithdrawal oror FlexorFlexor ReflexReflex

ตวักระตุนตวักระตุน

NoxiousNoxiousstimulistimuli

nociceptornociceptorFlexorFlexor reflexreflexafferentafferent ((FRAFRA))

++

FlexorFlexor หดตวัหดตวั

PolysynapticPolysynaptic reflexreflex

ααMNMN ++

interneuroninterneuron

44--JunJun--0606 2727

ถาการกระตุนเกดิที่ขาถาการกระตุนเกดิที่ขา เชนเชน เทาเหยียบถกูตะปูเทาเหยียบถกูตะปู

IpsilateralIpsilateralFlexionFlexion

ContralateralContralateralExtensionExtension

กระตุนกระตุน flexorflexor

ยบัยัง้ยบัยัง้ extensorextensorยบัยัง้ยบัยัง้ flexorflexor

กระตุนกระตุน extensorextensor

ขางที่ถกูกระตุนขางที่ถกูกระตุน ดานตรงดานตรงชามชาม

สัญญาณจะกระจายไปซีกตรงขามสัญญาณจะกระจายไปซีกตรงขาม

FF FF

EE EE++-- --++

44--JunJun--0606 2828

Crossed extensor reflexCrossed extensor reflex

Crossed Crossed

extensor reflexextensor reflex

–– painful painful

stimulus stimulus

causes causes

ipsilateral ipsilateral

flexor reflex flexor reflex

and and

contralateral contralateral

extensor reflexextensor reflex

44--JunJun--0606 2929

1.1.Stretch Stretch reflexreflex

2.2. FlexionFlexion reflexreflex &&crossedcrossed extensionextension

3.3.Scratch Scratch reflexreflex

ReflexReflex inin spinalspinal animalanimal

การควบคมุการควบคมุ llocomotionocomotion

SteppingStepping,, walkingwalking,,runningrunning

44--JunJun--0606 3030

ReflexReflex MovementMovement

VoluntaryVoluntarymovementmovement

PosturePosture &&balancebalance

ReflexReflexmovementmovement α α MNMN

BASALBASALGANGLIAGANGLIA

CEREBRALCEREBRAL MOTORMOTOR AREASAREAS

THALAMUSTHALAMUS

CEREBELLUMCEREBELLUMBRAINSTEMBRAINSTEM

++ -

finalfinal commoncommon pathwaypathway

SkeletalSkeletal musclemuscle หดตัวหดตัว

การตอบสนองของการตอบสนองของ reflexreflex ปกติปกติ หรอืหรอื มากมาก หรอืหรอื นอยนอย ขึน้กบัขึน้กบั reflexreflex arcarc อยูครบอยูครบ excitability excitability ของของ α α MNMN

44--JunJun--0606 3131

คลนิิกสัมพันธของการทดสอบคลนิิกสัมพันธของการทดสอบรเีฟลก็ซรเีฟลก็ซ

สวนหนึ่งของการตรวจทางระบบประสาทสวนหนึ่งของการตรวจทางระบบประสาท ทํางานปกติหรือไมทํางานปกติหรือไม

สังเกตสังเกต การตอบสนองการตอบสนองsymmetry symmetry 22 ขางขาง

ขนาดมากหรอืนอยกวาปกติขนาดมากหรอืนอยกวาปกติ

+ + --

1.1. HyporeflexiaHyporeflexia

•• ผิดปกติผิดปกติ ในใน reflex arcreflex arc

•• ทาํลายทาํลาย dorsal rootdorsal root : : โรคซิฟลสิโรคซิฟลสิ

•• ทาํลายทาํลาย LMNLMN : : โรคโปลิโอโรคโปลิโอ

44--JunJun--0606 3232

3. 3. Pathologic reflexPathologic reflex การเกิดการเกิด

BabinskiBabinski’’ss responseresponse

•• ไมพบในคนปกติไมพบในคนปกติ พบในทารกต่ํากวาพบในทารกต่ํากวา 11 ปป

•• กระตุนกระตุน plantar reflex plantar reflex

•• ปกติเกดิปกติเกดิ plantar flexionplantar flexion

•• ผิดปกติเกิดผิดปกติเกิด plantar extension plantar extension

2. 2. HyperreflexiaHyperreflexia

•• upper upper motoneuronmotoneuron lesionlesion

•• stretch reflex stretch reflex เกิดมากผิดปกติเกิดมากผิดปกติ

44--JunJun--0606 3333

NormalNormal PlantarPlantar responseresponse

PlantarPlantar flexionflexion

BabinskiBabinski’’ss responseresponse

PlantarPlantar extensionextension

44--JunJun--0606 3434

หลักการของการทํางานแบบหลักการของการทํางานแบบรีเฟลก็ซรีเฟลก็ซ

ถาใหตัวกระตุนที่ถาใหตัวกระตุนที่ถูกตองกับวงจรถูกตองกับวงจรในไขสันหลังในไขสันหลัง

ทําใหเกิดการเคลื่อนไหวทําใหเกิดการเคลื่อนไหวยกขายกขา เหยียดขาเหยียดขา

การเกาการเกา

การกาวการกาวเดินเดิน วิ่งวิ่ง

งอแขนงอแขน

44--JunJun--0606 3535

สรปุสรปุ ไขสนัหลังมวีงจรประสาทสมบรูณไขสนัหลังมวีงจรประสาทสมบรูณสําหรบัสําหรบั

การเคลื่อนไหวของแขนขาการเคลื่อนไหวของแขนขา

เพยีงแตเพยีงแต ตองใหตวักระตุนทีถ่กูตองตองใหตวักระตุนทีถ่กูตอง

เปนความหวงัของคนเปนความหวงัของคน spinal men spinal men หรือหรือ

quadriplegic menquadriplegic men

ถาใหตวักระตุนทีเ่หมาะสมถาใหตวักระตุนทีเ่หมาะสม อาจทาํใหผูปวยอาจทาํใหผูปวย เหลานีเ้คลือ่นไหวไดเหลานีเ้คลือ่นไหวได

44--JunJun--0606 3636

Flexor (withdrawal) ReflexFlexor (withdrawal) Reflex Crossed extensor reflexCrossed extensor reflex