并非“一介武夫”, 小脑如何调控人体运动
  • 来源:科普时报
  • 作者:王欣
  • 2021-02-27 15:06

指鼻试验示意图(睁眼、闭眼各试一次),左为正常,中、右为异常。


位于大脑后下方的小脑,常常受到“轻视”,以至于我们说某人小脑发达,似乎意味着他是一介武夫。小脑真的就负责支配躯体运动,干着纯粹的“体力活”吗?事实并非如此。

小脑的体积仅占脑的总体积10%,却拥有超过约690亿个神经元,而大脑也只有160亿个神经元。小脑的神经元数量比大脑还多,因为它含有约500亿个颗粒细胞,这种神经元体积较小、数量众多,起着连接神经回路的作用。小脑有这么多颗粒细胞,可见其神经回路非常复杂。它与大脑、脑干和脊髓之间都有着丰富的传入和传出联系,参与语言认知、时间感知、情绪调控和视听信号处理等,它最擅长的还是调控运动。

小脑根据功能分为前庭小脑、脊髓小脑和皮层小脑,分别负责维持平衡、调节肌紧张和协调随意运动。内耳的前庭器官是最重要的平衡觉感受器,它会告诉我们头在什么位置、身体在什么位置,或者处于什么样的运动状态。这些信号被传入前庭神经核及前庭小脑,再发出运动指令来改变姿势,维持身体不至于倾倒。假如这条通路受损,人就会东倒西歪,走起路来像喝醉酒一样跌跌撞撞。

肌紧张是指人体即便在放松状态下,肌肉仍维持一定的紧张性收缩,不然就会瘫软。肌紧张主要靠脊髓反射来维持。肌张力信号输入脊髓,再通过运动神经传出,使肌张力升高或下降。临床医生常用叩诊锤敲击韧带来检查脊髓功能是否良好、反射通路是否通畅。脊髓小脑与脊髓交换信息,指导脊髓更好地完成肌紧张调节,让姿势更加协调、动作更加敏捷。如果肌紧张亢进,人就会举止僵硬,如同僵尸;假如肌紧张减退,人就会肌肉无力,近乎瘫痪。

最令人赞叹的是,皮层小脑对随意运动的编程。随意运动是“随心所欲”的运动,比如,我要拿个杯子,要敲击键盘,都是由头脑来支配,与之相对的是不受意识控制的反射运动和一定程度上受意识控制的节律运动,如呼吸运动。

随意运动在第一次练习时,往往显得很笨拙,想想自己第一次学走路、骑自行车、跳舞……都令人有些脸红。这些全新的动作需要大脑不断发出运动指令,肌肉在执行运动指令时往往出现偏差,视觉、本体感觉等将偏差信息反馈给大脑,大脑重新调整运动指令。这样一边运动、一边调整,就显得不协调、不连贯、不优美,可是随着反复练习,一套完善的运动程序逐渐形成并储存在皮层小脑,下一次完成同样动作的时候,直接从皮层小脑调取该运动程序就是了。它会指导每一块肌肉按照不同顺序、以不同力度收缩,此时动作自然流畅,恰到好处。最优秀的武术家或舞蹈家,无不是对自己的身体控制自如,如入化境。如果时光倒流数万年,我们的狩猎者和采集者祖先也都是丛林骄子,拥有奥林匹克运动员的体魄,可惜现代人在工业革命和信息革命的席卷下运动能力退化了,这是一件值得警惕的事情。

我们是否拥有健全的小脑呢?可以用简单的“指鼻试验”检查。闭上眼睛,把食指放在面部前方约0.5米处,向自己的鼻尖移动,直到触及自己的鼻尖,如果能够快速、协调地完成这个动作,就说明平衡能力、肌紧张和随意运动都正常;如果指不到鼻尖,或者接近鼻尖的过程中动作迟缓、震颤,很可能是小脑出现问题,也可能是前庭器官或本体感觉出现问题。

我国曾发现世界上第9例先天没有小脑的病例。她是一位24岁的成年女性,因为呕吐和眩晕就诊。CT发现她的小脑部位空缺,被脑脊液取代。这位女性6岁才开始说话,7岁才会走路,说话和走路的能力低于常人,但能较为正常地生活,已婚并育有一女。没有小脑也能活,这似乎暗示小脑不重要,但对于这些特殊患者而言,因为脑的发育的可塑性,小脑功能很大程度上被其他脑区取代。假如正常人失去了小脑,行动、语言、进食能力都会大为受限,即便活着也很艰难。

小脑不简单,运动有玄机,生活在幸福之中的我们却浑然不觉。我们能够自如行走,应该感谢有一个健康的小脑。

(作者为华中师范大学副教授,中国神经科学学会会员)



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