Анатомия и физиология баланса

Анатомия и  физиология баланса

Сохранение баланса –  сложная биохимическая реакция, она включает в себя несколько  нервных и постоянных сенсорных  афферентных реакций, образуя обратную связь от периферических рецепторов организма.

К механизмам поддержания  равновесия у человека относятся: вестибулярная, зрительная и сенсорная системы. Вся информация интегрируется в  центральной нервной системе (ЦНС). Первостепенная роль отводится вестибулярным  рецепторам, они определяют силы гравитации, переводят информацию в импульсы, которые расшифровываются мозгом. В  результате этого человек осознает положение головы и тела в пространстве, ему доступна информация, которая  управляет позными движениями. Деятельность вестибулярных ядер (верхнего, латерального, медиального и нижнего) модулируется и интегрируется множеством афферентных входов. 
Вестибулярные ядра связаны с пятью физиологическими системами:

• глазодвигательными ядрами через продольный медиальный пучок;
• ретикулярной формацией через мультисинаптические связи;
• моторной частью спинного мозга через ретикулоспинальные пути и частично медиальный продольный пучок;
• мозжечком;
• вегетативной нервной системой.

Вестибулярная, зрительная и сенсорная системы ответственны за сохранение равновесия. Они считаются триадой  постурального контроля, так как каждая система должна быть интегрирована для определения центра тяжести тела.

Соматосенсорная система 
Соматосенсорная система получает информацию о взаимном расположении частей тела в статической позиции (так называемая проприоцепция) и в динамических позиций (так называемый кинестезия). Система получает эту информацию от периферических источников, мышц, суставных капсулл и мягких тканей рецепторов (мышечных веретен, окончаний Руффини). Эта система играет важную роль в регуляции позы. Информация должна быть обнаружена периферически и передается централизованно для обработки.

Визуальная или  зрительная система 
Зрительная система получает информацию о положении тела и движения в пространстве, в частности, положение головы по отношению к окружающей среде. Это способствует изменению положения головы, шеи и всего тела. Зрительный анализатор также обрабатывает информацию относительно движения окружающих предметов, содержащая информацию о скорости движения (т.е. глядя из поезда, вы видите, что вы движетесь).

Вестибулярная  система 
Вестибулярная система обрабатывает информацию, касающуюся ориентации головы в пространстве и определяет скорость или ускорение. Любое движение головы (в том числе при переносе веса тела для регуляции положения тела) стимулирует вестибулярные рецепторы. Рецепторы раздражаются наклоном или движением головы, при этом возникают рефлекторные сокращения мышц, способствующие выпрямлению тела и сохранению позы.

Если вы хотите узнать больше о деталях работы сенсорных систем, пожалуйста, обратитесь к любому учебнику физиологии.

Постуральный контроль (регуляция положения тела в пространстве) определяется двумя компонентами:

(1) постуральная устойчивость - способность поддерживать вертикальное положение тела, что сопряжено со способностью поддержания центра давления тела внутри границ площади опоры;

(2) постуральная ориентация - способность поддерживать соответствующую взаимосвязь между отдельными структурами тела, между телом и окружающим пространством. 
 Постуральную устойчивость (в том числе, и определенную жесткость тела человека в условиях гравитации) обеспечивают постуральные рефлексы, которые бывают двух видов:

(1) познотонические рефлексы, которые ограничивают (по мере необходимости) число степеней свободы суставов за счет закрепощения тоническими мышцами. Так, позвоночник оказывается ограничен в подвижности паравертебральными мышцами; определенными мышцами ограничивается подвижность в тазобедренных, коленных и голеностопных суставах и атлантоокципитальном сочленении. 

(2) установочные рефлексы: без установочных рефлексов закрепощенное тело человека, поставленное вертикально, упало бы. Этого не происходит, потому что при отклонении от вертикали срабатывают рецепторы вестибулярного аппарата и проприоцепторы суставов и мышц.

«Сенсорная информация»  от вестибулярного аппарата поступают  по нисходящим вестибулоспинальным  путям к мышцам туловища и конечностей  для восстановления утраченного  равновесия; а также эта информация, вместе с информацией от проприоцептивной системы поступает по восходящим вестибулоцеребеллярным и спиноцеребеллярным путям в мозжечок, являющийся центром равновесия.

Оба компонента постурального контроля (постуральная устойчивость и постуральная ориентация) очень тесно взаимосвязаны. Любое изменение постуральной ориентации мгновенно влечет за собой смещение центра тяжести. Вместе с тем, и коррекция положения центра тяжести достигается за счет перемещения структур тела относительно друг друга, то есть за счет изменения позы. Следовательно, отклонение тела человека от вертикали дает важную информацию для восстановления утраченного равновесия (при этом функционирует преимущественно тоническая мускулатура), поэтому равновесие здорового  
человека можно охарактеризовать как устойчивое неравновесие. 

Таким образом, система постурального контроля складывается из двух подсистем. Первой подсистемой является мышечно-скелетная подсистема, которая характеризуется различной степенью выраженности степени свободы движений в суставах, свойствами тонических и фазических мышц, жесткостью, устойчивостью позвоночного столба, а также его эластичностью и гибкостью. Второй подсистемой является невральная подсистема.

 
Формы постурального контроля: (1) постуральный контроль спокойного стояния, (2) реактивный (в ответ на возмущения) или адаптивный контроль, (3) преднастройка позы, (4) произвольный контроль.

Постуральный контроль спокойного стояния (регуляция позы) осуществляется, прежде всего, антигравитационной мускулатурой (мышцами-разгибателями позвоночного столба, тазобедренных и коленных суставов), а также рефлексами на растяжение мышц передней и задней поверхности голени. Кроме этого, проприоцептивные сигналы от поверхностных и глубоких тактильных рецепторов подошвенной поверхности стоп, то есть информация о контакте стопы с опорой. В осуществлении функции равновесия важны: зрительная информация, информация от проприоцепторов сухожилий глазодвигательных мышц. Но наиболее значимыми являются проприоцепция и импульсация от рецепторов вестибулярного аппарата.

 
Реактивный (или  адаптивный) постуральный контроль представляет собой автоматическое изменение позы в ответ на нарушение равновесия. Это происходит при внезапной смене направления движения, при неожиданном столкновении с препятствием. В этот момент центр давления тела смещается к границе площади опоры, что вызывает реальную угрозу падения. Реактивный контроль заключается в восстановлении безопасного положения центра давления за счет изменения позы. Это достигается активацией нервно-мышечных синергий, главным образом, за счет обработки информации о линейных и угловых изменениях положения головы. Другие афферентные системы выполняют в этом случае важную, но вспомогательную роль. Реактивный постуральный контроль имеет более сложную организацию, так как сохранение равновесия в данном случае зависит, прежде всего, от выбора позной стратегии. Структурой, ответственной за выбор адекватных двигательных и позных синергий, являются базальные ганглии, специфической функцией которых является программирование последовательности включения мышечных синергий при внезапной потере равновесия. 

Преднастройка (изменение) позы (предшествующая произвольному движению). Очень важная роль в запуске предшествующей движению позной преднастройки принадлежит промежуточным отделам мозжечка. Не исключается и участие моторных зон коры, поскольку в ней формируется окончательная программа произвольного движения. Основным фактором, определяющим включение позной преднастройки, является наличие у человека двигательного опыта или представлений о способе выполнения данного движения. Позная преднастройка является формой опережения, а реактивный позный контроль – форма обратной связи. 

Произвольный  позный (постуральный) контроль имеет место в усложненных условиях сохранения постурального равновесия, например, при необходимости преодолевать какое-либо препятствие при ограничении сенсорной информации. Это наиболее сложная, сознательно управляемая форма контроля, так как она предполагает наличие смысловой программы действия, формирующейся в ассоциативных зонах мозга, координационно-двигательные аспекты которой программируются при непосредственном участии базальных ганглиев и мозжечка, моторных зон коры головного мозга. Наиболее часто эта форма контроля запускается зрительным сигналом об изменении или усложнении условий для сохранения равновесия.