Дополнительная моторная зона - Supplementary motor area

Некоторые двигательные области в коре головного мозга человека. Дополнительная моторная зона показана розовым цветом. Автор изображения: Паскари

В дополнительная моторная зона (SMA) является частью коры головного мозга приматов, которая способствует управлению движением. Он расположен на средней линии поверхности полушария прямо перед (перед) представлением ноги первичной моторной коры. У обезьян SMA содержит приблизительную карту тела. У людей карта тела не видна. Нейроны в SMA проецируются непосредственно на спинной мозг и могут играть роль в прямом управлении движением. Возможные функции, приписываемые SMA, включают постуральную стабилизацию тела, координацию обеих сторон тела, например, во время бимануального действия, контроль движений, которые генерируются внутренне, а не запускаются сенсорными событиями, и контроль последовательности движений. . Все эти предложенные функции остаются гипотезами. Точная роль или роли SMA пока не известны.

Об открытии SMA и ее связи с другими моторными областями коры см. Основную статью о моторная кора.

Субрегионы

По крайней мере, шесть областей теперь распознаются в более крупном регионе, когда-то определяемом как SMA. Эти подразделения наиболее подробно изучены в мозге обезьян. Самая передняя часть в настоящее время обычно называется пре-SMA.[1][2][3] Он редко связан со спинным мозгом или первичной моторной корой или вообще не связан со спинным мозгом, а также имеет обширные связи с префронтальными областями.[1][4][5][6][7]

В дополнительное глазное поле (SEF) представляет собой относительно переднюю часть SMA, которая при стимуляции вызывает движения головы и глаз и, возможно, движения конечностей и туловища.[8][9][10][11]

Дам и Стрик[5] выдвинуто на основе цитоархитектура и соединения со спинным мозгом, что часть SMA в поясная борозда, в средней части полушария, может быть разделен на три отдельные области, поясные двигательные области. Функции двигательных зон поясной извилины систематически не изучены.

Собственно SMA у обезьян теперь ограничивается областью на макушке полушария и частично распространяется на медиальную стенку, непосредственно перед представлением первичной двигательной ноги. Собственно SMA проецируется непосредственно на спинной мозг и, следовательно, является одной из основных выходных областей корковой моторной системы.[5][12][13][14][15][16]

Недавно Zhang et al.[17] исследовали функциональные подразделения медиальной SFC на основе связи всего мозга, охарактеризованной на основе большого набора данных фМРТ в состоянии покоя. Помимо воспроизведения границ между SMA и preSMA, текущие результаты подтверждают функциональную разницу между задним и передним пре-SMA. В отличие от задней пре-SMA, передняя пре-SMA связана с большей частью префронтальных, но не сомато-моторных областей. В целом, SMA прочно связана с таламусом и эпиталамус, задний пре-SMA до скорлупа, паллидум, а также STN и передняя пре-SMA к хвостатое ядро, причем хвостатые части демонстрируют значительную асимметрию полушарий.

Функции

Penfield и Уэлч[18] в 1951 году впервые описал СМА в головном мозге обезьяны и человека как изображение тела на медиальной стенке полушария. Вулси и его коллеги[19] в 1952 г. подтвердил СМА в головном мозге обезьяны, описав ее как грубую соматотопную карту с ногами в задней части и лицом в передней части. Было обнаружено, что изображения разных частей тела сильно пересекаются. Стимуляция многих участков вызывала двусторонние движения, а иногда и движения всех четырех конечностей. Эта перекрывающаяся соматотопическая карта в SMA была подтверждена многими другими.[2][13][20][21][22]

Были предложены четыре основные гипотезы для функции SMA: контроль устойчивости позы во время стойки или ходьбы,[18] согласование временных последовательностей действий,[23][24][25][26][27][28][29][30] бимануальная координация,[31][32] и инициирование внутреннего движения, а не движения, управляемого стимулом.[3][29][30][33] Однако данные, как правило, не подтверждают исключительную роль SMA в любой из этих функций. Действительно, СМА явно активна во время непоследовательных, однообразных движений и движений по стимулам.[34]

Для произвольного движения человека роль SMA была выяснена: ее активность генерирует ранний компонент Bereitschaftspotential (БП) или потенциал готовности БП1 или БП на раннем этапе.[35] Роль SMA была дополнительно подтверждена Cunnington et al. 2003 г.,[36] показывает, что собственно SMA и пре-SMA активны до произвольного движения или действия, а также поясная двигательная зона (CMA) и передняя часть средней поясной коры (aMCC). Недавно путем интеграции одновременно полученных ЭЭГ и фМРТ было показано, что SMA и aMCC имеют сильные реципрокные связи, которые действуют, чтобы поддерживать активность друг друга, и что это взаимодействие опосредуется во время подготовки к движению в соответствии с амплитудой потенциала Bereitschafts.[37]

СМА в мозгу обезьяны может усиливать движение, особенно сложное, такое как лазание или прыжок.[38][39][40] Это предположение было основано на исследованиях, в которых стимуляция во временной шкале, имеющей отношение к поведению, вызывала сложные движения всего тела, напоминающие лазание или прыжки. Эта гипотеза согласуется с предыдущими гипотезами, включая участие SMA в стабилизации позы, во внутренне генерируемых движениях, в бимануальной координации и в планировании последовательности движений, потому что все эти функции в значительной степени задействованы в сложной локомоции. Гипотеза локомоции - это пример интерпретации моторной коры головного мозга с точки зрения основного поведенческого репертуара, из которого возникают абстрактные функции управления, - подход, подчеркнутый Грациано и коллеги.[38]

Рекомендации

  1. ^ а б Он, С.К., Дум, Р.П. и Стрик, П.Л. (1995). «Топографическая организация кортикоспинальных проекций лобной доли: двигательные зоны на медиальной поверхности полушария». J. Neurosci. 15 (5): 3284–3306. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.15-05-03284.1995.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  2. ^ а б Луппино, Дж., Мателли, М., Камарда, Р. М., Галлезе, В. и Риццолатти, Г. (1991). «Множественные репрезентации движений тела в мезиальной области 6 и прилегающей поясной коре головного мозга: исследование внутрикортикальной микростимуляции на макаках». J. Comp. Neurol. 311 (4): 463–482. Дои:10.1002 / cne.903110403. PMID  1757598.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  3. ^ а б Мацудзака Ю., Айзава Х. и Танджи Дж. (1992). «Двигательная область растет в дополнительную двигательную область (предварительная двигательная область) у обезьяны: нейронная активность во время выученной двигательной задачи». J. Neurophysiol. 68 (3): 653–662. Дои:10.1152 / ян.1992.68.3.653. PMID  1432040.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  4. ^ Бейтс, Дж. Ф. и Гольдман-Ракич, П. С. (1993). «Префронтальные связи медиальных моторных областей у макаки-резуса». J. Comp. Neurol. 336 (2): 211–228. Дои:10.1002 / cne.903360205. PMID  7503997.
  5. ^ а б c Дум Р. П. и Стрик П. Л. (1991). «Происхождение кортикоспинальных проекций из премоторных областей лобной доли». J. Neurosci. 11 (3): 667–689. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.11-03-00667.1991.
  6. ^ Лу, М.Т., Престон, Дж. Б. и Стрик, П. Л. (1994). «Взаимосвязи между префронтальной корой и премоторными областями лобной доли». J. Comp. Neurol. 341 (3): 375–392. Дои:10.1002 / cne.903410308.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  7. ^ Луппино, Г., Мателли, М., Камарда, Р. и Риццолатти, Г. (1993). «Кортикокортикальные связи области F3 (SMA-собственно) и области F6 (pre-SMA) у макак». J. Comp. Neurol. 338 (1): 114–140. Дои:10.1002 / cne.903380109. PMID  7507940.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  8. ^ Чен Л.Л. и Уолтон М.М. (2005). «Движение головы, вызванное электростимуляцией в дополнительном поле глаза макаки-резуса». J. Neurophysiol. 94 (6): 4502–4519. Дои:10.1152 / ян.00510.2005.
  9. ^ Руссо, Г.С. и Брюс, К.Дж. (2000). «Дополнительное поле глаза: представление саккад и взаимосвязь между полями нервных реакций и вызванными движениями глаз». J. Neurophysiol. 84 (5): 2605–2621. Дои:10.1152 / jn.2000.84.5.2605.
  10. ^ Шлаг, Дж. И Шлаг-Рей, М. (1987). «Доказательства дополнительного глазного поля». J. Neurophysiol. 57: 179–200. Дои:10.1152 / jn.1987.57.1.179.
  11. ^ Теховник, Э. И Ли, К. (1993). «Дорсомедиальная лобная кора головного мозга макаки-резуса: топографическое изображение саккад, вызванных электрической стимуляцией». Exp. Мозг Res. 96 (3): 430–442. Дои:10.1007 / bf00234111.
  12. ^ Галеа, М. И Дариан-Смит, я (1994). «Множественные популяции кортикоспинальных нейронов у макак определяются их уникальным корковым происхождением, спинномозговыми окончаниями и связями». Цереб. Кора. 4 (2): 166–194. Дои:10.1093 / cercor / 4.2.166.
  13. ^ а б Макферсон, Дж., Марангоз, К., Майлз, Т.С. и Wiesendanger, M (1982). «Микростимуляция дополнительной двигательной области (SMA) у бодрствующей обезьяны». Exp. Мозг Res. 45 (3): 410–416. Дои:10.1007 / bf01208601.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  14. ^ Мюррей, Э.А. И Коултер, Дж. Д. (1981). «Организация кортикоспинальных нейронов у обезьяны». J. Comp. Neurol. 195 (2): 339–365. Дои:10.1002 / cne.901950212.
  15. ^ Нудо, Р.Дж. И Мастертон, Р. Б. (1990). «Нисходящие пути спинного мозга, III: участки происхождения кортикоспинального тракта». J. Comp. Neurol. 296 (4): 559–583. Дои:10.1002 / cne.902960405.
  16. ^ Тоошима, К. и Сакаи, Х (1982). «Точная кортикальная степень происхождения кортикоспинального тракта (CST) и количественный вклад в CST в различных цитоархитектонических областях. Исследование пероксидазы хрена на обезьянах». Й. Хирнфорш. 23: 257–269.
  17. ^ Чжан, С., Иде, Дж. С., Ли, К. С. (2012). "Функциональная связность в состоянии покоя медиальной верхней лобной коры". Цереб. Кора. 22 (1): 99–111. Дои:10.1093 / cercor / bhr088. ЧВК  3236794. PMID  21572088.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  18. ^ а б Пенфилд, В. и Уэлч, К. (1951). «Дополнительная моторная область коры головного мозга: клиническое и экспериментальное исследование». AMA Arch. Neurol. Психиатрия. 66 (3): 289–317. Дои:10.1001 / archneurpsyc.1951.02320090038004. PMID  14867993.
  19. ^ Вулси, C.N., Settlage, P.H., Meyer, D.R., Sencer, W., Hamuy, T.P. и Трэвис, А. (1952). «Паттерн локализации в прецентральных и« дополнительных »моторных областях и их связь с понятием премоторной зоны». Ассоциация исследований нервных и психических заболеваний. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Raven Press. 30: 238–264.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  20. ^ Гулд, Х.Дж. III, Кьюсик, К.Г., Понс, Т.П. и Kaas, J.H (1996). «Связь соединений мозолистого тела с картами электростимуляции моторики, дополнительной моторики и лобных полей глаз у совообразных обезьян». J. Comp. Neurol. 247 (3): 297–325. Дои:10.1002 / cne.902470303. PMID  3722441.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  21. ^ Муаккасса, К.Ф. И Стрик П.Л. (1979). «Входы лобных долей в моторную кору приматов: данные о четырех соматотопически организованных« премоторных »областях». Мозг Res. 177: 176–182. Дои:10.1016/0006-8993(79)90928-4. PMID  115545.
  22. ^ Миц, А. И Мудрый, С.П. (1987). «Соматотопическая организация дополнительной моторной области: картографирование внутрикортикальной микростимуляции». J. Neurosci. 7 (4): 1010–1021. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.07-04-01010.1987.
  23. ^ Gaymard, B, Pierrot = Deseilligny, C. и Rivaud, S (1990). «Нарушение последовательности управляемых памятью саккад после дополнительных поражений двигательной области». Анналы неврологии. 28 (5): 622–626. Дои:10.1002 / ana.410280504.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  24. ^ Герлофф, К., Корвелл, Б., Чен, Р., Халлет, М. и Коэн, Л.Г. (1997). «Стимуляция дополнительной моторной области человека мешает организации будущих элементов в сложных моторных последовательностях». Мозг. 120 (9): 1587–1602. Дои:10.1093 / мозг / 120.9.1587.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  25. ^ Дженкинс, И.Х., Брукс, Д.Дж., Никсон, П.Д., Фраковяк, Р.С. и Пассингем Р.Э. (1994). «Обучение двигательной последовательности: исследование с помощью позитронно-эмиссионной томографии». J. Neurosci. 14 (6): 3775–3790. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.14-06-03775.1994.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  26. ^ Ли, Д. и Куэсси, S (2003). «Активность в дополнительной моторной области, связанная с обучением и выполнением во время последовательной зрительно-моторной задачи». J. Neurophysiol. 89 (2): 1039–1056. Дои:10.1152 / ян.00638.2002.
  27. ^ Мусиаке, Х., Инасе, М. и Танджи, Дж. (1990). «Селективное кодирование моторной последовательности в дополнительной моторной области коры головного мозга обезьяны». Exp. Мозг Res. 82: 208–210. Дои:10.1007 / bf00230853.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  28. ^ Шима К. и Танджи Дж. (1998). «Как дополнительные, так и дополнительные двигательные области имеют решающее значение для временной организации множественных движений». J. Neurophysiol. 80 (6): 3247–3260. Дои:10.1152 / jn.1998.80.6.3247. PMID  9862919.
  29. ^ а б Роланд П.Е., Ларсен Б., Лассен Н.А. и Скинхой Э. (1980). «Дополнительная моторная зона и другие области коры в организации произвольных движений у человека». J. Neurophysiol. 43 (1): 118–136. Дои:10.1152 / ян.1980.43.1.118. PMID  7351547.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  30. ^ а б Роланд П.Е., Скинхой Э., Лассен Н.А. и Ларсен Б. (1980). «Различные области коры человека в организации произвольных движений во внеличностном пространстве». J. Neurophysiol. 43: 137–150. Дои:10.1152 / ян.1980.43.1.137. PMID  7351548.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  31. ^ Бринкман, С (1981). «Повреждения в дополнительной моторной области мешают обезьяне выполнять задачу бимануальной координации». Neurosci. Латыш. 27 (3): 267–270. Дои:10.1016/0304-3940(81)90441-9. PMID  7329632.
  32. ^ Серриен, Д.Дж., Стренс, Л.Х., Оливейеро, А., Браун, П. (2002). «Повторяющаяся транскраниальная магнитная стимуляция дополнительной моторной области (SMA) ухудшает бимануальный контроль движений у людей». Neurosci. Латыш. 328 (2): 89–92. Дои:10.1016 / s0304-3940 (02) 00499-8. PMID  12133562.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  33. ^ Холсбанд У., Мацузака Ю. и Танджи Дж. (1994). «Нейрональная активность в дополнительной, пре-дополнительной и премоторной коре приматов во время последовательных движений с внешними и внутренними инструкциями». Neurosci. Res. 20 (2): 149–155. Дои:10.1016/0168-0102(94)90032-9. PMID  7808697.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  34. ^ Пикард Н. и Стрик П. Л. (сентябрь 2003 г.). «Активация дополнительной моторной области (SMA) при выполнении движений под визуальным контролем». Цереб. Кора. 13 (9): 977–986. Дои:10.1093 / cercor / 13.9.977. PMID  12902397.
  35. ^ Дик Л., Корнхубер (1978). «дополнительная» моторная кора в произвольных движениях пальцев человека ». Мозг Res. 159 (2): 473–476. Дои:10.1016/0006-8993(78)90561-9. PMID  728816.
  36. ^ Каннингтон Р., Виндишбергер С., Дик Л., Мозер Е. (2003). «Подготовка и готовность к добровольному движению: высокопрофильное событие, связанное с фМРТ-исследованием реакции Bereitschafts-BOLD». NeuroImage. 20 (1): 404–412. Дои:10.1016 / с1053-8119 (03) 00291-х. PMID  14527600.
  37. ^ Нгуен В.Т., Брейкспир М, Каннингтон Р. (2014). «Взаимные взаимодействия SMA и поясной коры поддерживают преддвигательную активность для произвольных действий». J Neurosci. 34 (49): 16397–16407. Дои:10.1523 / jneurosci.2571-14.2014. ЧВК  6608485. PMID  25471577.
  38. ^ а б Грациано, М.С.А. (2008). Интеллектуальная машина движения. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета.
  39. ^ Грациано, М.С.А. и Афлало, Т. (2007). «Отображение поведенческого репертуара на кортекс». Нейрон. 56 (2): 239–251. Дои:10.1016 / j.neuron.2007.09.013. PMID  17964243.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  40. ^ Грациано, М.С.А., Афлало, Т. и Кук, Д.Ф. (2005). «Движения рук, вызванные электростимуляцией в моторной коре головного мозга обезьян». J. Neurophysiol. 94 (6): 4209–4223. Дои:10.1152 / ян.01303.2004. PMID  16120657.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)

дальнейшее чтение

  • Принципы неврологии (2000), 4-е изд., Kandel et al.
  • Дебаэр, Ф., Вендерот, Н., Сунаерт, С., Ван-Хек, П., Суиннен, С. П. (июль 2003 г.). «Внутренняя и внешняя генерация движений: дифференциальные нервные пути, участвующие в бимануальной координации, выполняемые при наличии или отсутствии усиленной визуальной обратной связи». NeuroImage. 19 (3): 764–76. Дои:10.1016 / с1053-8119 (03) 00148-4. PMID  12880805.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  • Воробьев; и другие. (1998). «Разделение мезиальной области человека 6: цитоархитектонические свидетельства для трех отдельных областей». Eur J Neurosci. 10 (6): 2199–203. Дои:10.1046 / j.1460-9568.1998.00236.x. PMID  9753106.

внешняя ссылка