Riadenie pohybu mozgom: ako nervová sústava koordinuje rovnováhu, pohyb a učenie

Riadenie pohybu mozgom je výsledkom spolupráce centrálnej nervovej sústavy, miechy, periférnych nervov, zmyslových receptorov, vestibulárneho systému, mozočka a mozgovej kôry. Mozog prijíma informácie o polohe tela a zmenách v prostredí, spracúva ich a vytvára príkazy, ktoré prostredníctvom nervových dráh privádza ku kostrovým svalom.

Pohyb však nie je iba mechanickým vykonaním príkazu. Nervová sústava musí súčasne udržiavať rovnováhu, nastavovať svalový tonus, koordinovať oči a končatiny, predvídať zmeny polohy tela, opravovať nepresnosti a ukladať nové pohybové vzorce do pamäti. Pri pravidelnom pohybe sa navyše podporuje plasticita mozgu, pamäť, učenie aj odolnosť nervového systému.

Nervová sústava ako riadiaci systém organizmu

Na čele riadiacich systémov organizmu je nervová sústava. Má schopnosť prijímať informácie o zmenách vonkajšieho a vnútorného prostredia, tieto informácie triediť, spracúvať a vytvárať výstupné signály, ktoré privádza k výkonným orgánom (efektorom), čím primerane usmerňuje ich činnosť.

Nervová sústava je zložitý systém, ktorý hrá nenahraditeľnú rolu pri riadení a koordinácii telesných funkcií. Je zodpovedná za prijímanie a spracovanie informácií z okolitého prostredia a reakciu na ne a taktiež za reguláciu v podstate všetkých vnútorných procesov, napr. tepovej frekvencie, dýchania a trávenia.

Nervová sústava, skladajúca sa z mozgu, miechy a siete nervov, ktoré zasahujú do všetkých častí tela, je zložitým a fascinujúcim aspektom biológie ľudského tela. Nervová sústava má vlastne tri hlavné funkcie: zmyslovú, motorickú a integračnú alebo funkciu myslenia a spracovania.

Tieto zložky spolu vzájomne komunikujú, regulujú a ovplyvňujú mnohé oblasti ľudského tela vrátane svalov, orgánov a žliaz, a tak podporujú naše celkové zdravie a pohodu. U človeka dosiahol vývin nervovej sústavy najvyšší stupeň.

Časti nervovej sústavy dôležité pre pohyb

Z funkčného a anatomického hľadiska rozdeľujeme nervovú sústavu na centrálnu nervovú sústavu (CNS), ktorú tvoria mozog a miecha, a periférnu nervovú sústavu (obvodovú, PNS), ktorú tvoria nervy umiestnené mimo mozgu a miechy.

Centrálny nervový systém (CNS), ktorý sa skladá z mozgu a miechy, funguje ak „hlavné riadiace stanovište“ systému. Periférny nervový systém (PNS) je tvorený nervami, ktoré prepájajú centrálny nervový systém so zvyškom tela.

Z hľadiska riadenia ju delíme na mozgomiechový systém (somatický), ktorý ovládame vôľou, a autonómny nervový systém (vegetatívny), ktorý pracuje nezávisle od našej vôle a riadi činnosť vnútorných orgánov.

Nervová sústava je na rozdiel od endokrinnej (hormonálnej) sústavy presnejšia, pretože nervový vzruch aktivuje oveľa špecifickejšie miesta v organizme, pričom odozva sa objaví v zlomku sekundy a rovnako rýchlo aj odznie.

Hormón pôsobí vo väčšom rozsahu a aj po dlhší čas (od niekoľkých minút až po hodiny či dni). U väčšiny organizmov tvorí hormonálna a nervová sústava dokopy úzko súvisiaci neurohumorálny regulačný systém.

Neurón a gliové bunky

Základnou štruktúrnou a funkčnou jednotkou nervovej sústavy je nervová bunka - neurón. Neuróny prijímajú, spracúvajú a odovzdávajú elektrické a chemické signály, ktoré umožňujú vnímanie, rozhodovanie aj vykonanie pohybu.

V štruktúrach centrálnej nervovej sústavy sa okrem neurónov nachádza niekoľkonásobne väčšie množstvo podporných buniek - neuroglie (gliových buniek). Ich úlohou je neuróny izolovať, odstraňovať patogény a pomáhať ich vyživovať.

Najpočetnejšie z nich sú astrocyty, ktoré sprostredkúvajú transport látok z krvi do neurónov (vytvárajú dôležitú hematoencefalickú bariéru) a po mechanickom poškodení tkaniva vytvárajú zátku (jazvu), ktorá miesto zacelí.

K ďalším dôležitým gliovým bunkám CNS patria oligodendrocyty vytvárajúce myelínovú pošvu axónov, mikrogliové bunky so schopnosťou fagocytózy a ependýmové bunky vystielajúce mozgové komory.

Tieto podporné funkcie sú kritické, pretože vysoko špecializované neuróny neobsahujú centrozóm, a tak (až na vzácne výnimky) strácajú schopnosť mitotického delenia a nedokážu sa po odumretí obnoviť. Na rozdiel od nich si gliové bunky schopnosť delenia zachovávajú po celý život.

Miecha: spojenie mozgu so svalmi a reflexné centrum

Hlavnou funkciou miechy u ľudí a ostatných vyšších stavovcov je najmä nervové prepojenie mozgu so zvyškom tela a prevod informácií. Miecha (medulla spinalis) je valcovitý povrazec dlhý asi 40-45 cm a s priemerom približne 1 cm, ktorý je bezpečne uložený v chrbticovom kanáli.

Pred mechanickými nárazmi ju chránia telá stavcov a mäkké mozgové obaly (pleny), medzi ktorými sa nachádza voľný epidurálny priestor a mozgovomiechový mok. Miecha nevyplňuje celú dĺžku chrbticového kanála.

Kužeľovito sa zužuje a končí sa už vo výške 1. až 2. driekového (bedrového) stavca (L1-L2), ďalej pokračuje len ako tenký väzivový povrazec. Vďaka tomu je možné nižšie (medzi 3. a 4. stavcom) bezpečne vpichnúť ihlu a odobrať mozgovomiechový mok na diagnostiku bez rizika poškodenia miechy - tento zákrok sa nazýva lumbálna punkcia.

Biela a sivá hmota miechy

Na priečnom priereze sa miecha skladá z bielej hmoty na povrchu a zo sivej hmoty vo vnútri. Bielu hmotu miechy tvoria myelinizované nervové dráhy, ktoré majú prevodovú funkciu.

Brázdy rozdeľujú bielu hmotu v ľavej aj pravej polovici do troch povrazcov. Prednými povrazcami prechádzajú zostupné dráhy, ktoré vedú príkazy z mozgovej kôry do svalov končatín a trupu pre vedomé pohyby.

Najdôležitejšia je tu tzv. pyramídová dráha (hlavná motorická dráha), ktorá sa na hranici s predĺženou miechou kríži (preto ľavá polovica mozgu ovláda pravú polovicu tela). Zadnými povrazcami prechádzajú vzostupné dráhy, ktoré začínajú v receptoroch a vedú informácie (dotyk, tlak, hmat, bolesť) do vyšších oddielov mozgu.

Bočné povrazce sú zmiešané a obsahujú vzostupné aj zostupné dráhy. Sivá hmota má na priereze tvar písmena H (alebo motýlích krídel) a jej stredom prechádza centrálny kanálik miechy vyplnený mokom.

Miechové rohy a nervové korene

Nervové bunky tvoriace sivú hmotu vytvárajú v mieche stĺpce, ktoré na priereze vidíme ako rohy. Predné miechové rohy tvoria motorické nervové bunky (motoneuróny), ktorých axóny vedú príkazy priamo ku kostrovým svalom.

Zadné miechové rohy tvoria senzitívne neuróny prijímajúce signály z periférie. Bočné miechové rohy sú viditeľné najmä v hrudnej časti a nachádzajú sa v nich bunky autonómneho (vegetatívneho) nervového systému.

Z postranných rýh vystupujú z miechy zväzky nervových vláken - predné a zadné miechové korene. Zadný koreň je dostredivý (aferentný, senzitívny) a nachádza sa na ňom zhrubnutina - spinálne ganglium.

Predný koreň je odstredivý (eferentný, motorický). Ich spojením vzniká zmiešaný miechový nerv (nervus spinalis). Z miechy odstupuje celkovo 31 párov miechových nervov.

Reflexný oblúk

Miecha okrem prevodovej funkcie predstavuje aj dôležité reflexné ústredie. Reflex je automatická, fyziologická odpoveď organizmu na podráždenie a prebieha po dráhe nazývanej reflexný oblúk.

1. Receptor - zaznamená podnet.
2. Dostredivá dráha (aferentná) - zabezpečená zadným miechovým koreňom.
3. Reflexné centrum - sivá hmota miechy.
4. Odstredivá dráha (eferentná) - zabezpečená predným miechovým koreňom.
5. Efektor - výkonný orgán, napríklad sval alebo žľaza.

Monosynaptické reflexy sú najjednoduchšie, dostredivý neurón sa priamo (len cez jednu synapsiu) spája s motorickým neurónom, napríklad pri patelárnom reflexe - trhnutí nohou po údere kladivka pod jablčko.

Polysynaptické reflexy majú medzi senzitívnym a motorickým neurónom vložený jeden alebo viacero interneurónov (vmedzerených neurónov). Slúžia na zložitejšie, často obranné reakcie, napríklad odtiahnutie ruky od horúceho predmetu.

V mieche sú uložené centrá pre dôležité nepodmienené (vrodené) reflexy, ktoré ovplyvňujú činnosť a napätie svalov bez nutnosti vedomej regulácie z mozgu. Miecha okrem kostrového svalstva reflexne reguluje aj vyprázdňovanie močového mechúra, konečníka, sekréciu potu a napätie cievnych stien.

Mozog ako centrum riadenia pohybu

Mozog (encephalon) sa nachádza v lebečnej dutine, ktorá ho mechanicky ochraňuje. Skladá sa asi z 86 miliárd neurónov a u dospelého človeka váži asi 1400 až 1500 g.

Mozog sa z fylogenetického hľadiska rozdeľuje na niekoľko oddielov, pričom základom sú tri dobre diferencované časti rôzne vyvinuté u všetkých stavovcov: kosohranový mozog, stredný mozog a predný mozog.

• Kosohranový mozog (rhombencephalon) zahŕňa predĺženú miechu, Varolov most a mozoček.
• Stredný mozog (mesencephalon) tvorí krátky oddiel mozgového kmeňa.
• Predný mozog (prosencephalon) zahŕňa medzimozog a koncový mozog.

Najväčšia časť mozgu u ľudí sa nazýva koncový mozog (veľký mozog) a v prevažnej miere súvisí s vyššími nervovými činnosťami, ako sú myslenie, pamäť, vedomie, duševné schopnosti, centrum reči atď., ale aj samotné riadenie alebo ovplyvňovanie ostatných oblastí mozgu.

Predĺžená miecha, Varolov most a stredný mozog tvoria tzv. mozgový kmeň (truncus cerebri), v ktorom sú centrá životne dôležitých funkcií a reflexov.

Predĺžená miecha a mozgový kmeň

Predĺžená miecha (medulla oblongata, myelencephalon) je dlhá asi 20-25 mm a je plynulým pokračovaním chrbtovej miechy do lebečnej dutiny, bez ostrejšieho anatomického rozdielu.

Mimoriadne dôležitým faktom je, že na hranici predĺženej a chrbtovej miechy dochádza ku kríženiu pyramídovej dráhy (hlavnej motorickej dráhy). Vďaka tomuto prekríženiu vlákna z pravej polovice mozgu ovládajú ľavú polovicu tela a naopak.

V jadrách predĺženej miechy sú centrá pre životne dôležité nepodmienené reflexy. Obživné reflexy zahŕňajú cicanie, hltanie, slinenie a sekréciu žalúdočných štiav, obranné reflexy zahŕňajú kýchanie, kašľanie, zvracanie, slzenie a žmurkanie.

Nervové bunky medzi jadrami vytvárajú sieťovitú retikulárnu formáciu (formatio reticularis), v ktorej ležia najvyššie centrá pre riadenie životne dôležitých vegetatívnych funkcií (dýchanie, srdcová činnosť, krvný tlak).

Rovnako z retikulárnej formácie vystupujú dráhy až do mozgovej kôry, kde svojimi vzruchmi udržiavajú CNS v základnej aktivite, ktorá je nevyhnutná pri bdení. Pri ťažkom poškodení retikulárnej formácie preto nastáva dlhotrvajúci spánok až hlboké bezvedomie (kóma).

Varolov most a prenos motorických signálov

Varolov most (pons Varoli) je súčasťou mozgového kmeňa a vytvára na ňom nápadný oblý priečny val. Leží nad predĺženou miechou a pod stredným mozgom, pričom fyziologicky spája mozgový kmeň s mozočkom.

Nachádzajú sa tu jadrá niektorých hlavových nervov, ktoré riadia somatické a viscerálne motorické funkcie. Predná časť je tvorená bielou hmotou, ktorou prechádzajú nervové dráhy vrátane zostupnej pyramídovej dráhy pre vôľou ovládané pohyby.

Nachádza sa tu aj centrum regulácie samovoľného dýchania (pneumotaxické centrum) - tieto respiračné centrá sú súčasťou retikulárnej formácie a usmerňujú dýchací rytmus.

Mozoček: koordinácia, rovnováha a motorické učenie

Mozoček (cerebellum) je uložený v zadnej lebečnej jame nad predĺženou miechou a je tvorený z dvoch pologúľ - hemisfér. Je prepojený s mozgovým kmeňom a inými časťami mozgu.

Jeho povrch pokrýva sivá hmota, ktorá tvorí kôru s výraznými závitmi. Biela hmota je vo vnútri a rozvetvuje sa do sivej hmoty, kde vytvára charakteristický útvar v tvare rozkonáreného stromu - „strom života“ (arbor vitae).

V kôre mozočka sú typické veľké, silne rozkonárené neuróny, tzv. Purkyňove bunky. Mozoček monitoruje všetky proprioceptívne, vizuálne, hmatové, rovnovážne a sluchové vnemy.

Zohráva kľúčovú úlohu v koordinácii napätia kostrových svalov (svalového tonusu), podieľa sa na udržiavaní vzpriamenej polohy tela a na ukladaní spomienok na naučené pohybové vzorce.

Mozoček pomáha koordinovať pohyby očí, reči, prehĺtanie či rovnováhu. Táto zložitá štruktúra pracuje ako neuronálny počítač, ktorý neustále optimalizuje naše pohyby a zabezpečuje, že sú hladké, presné a efektívne.

Funkčné oblasti mozočka

Mozoček je anatomicky a funkčne rozdelený do troch hlavných častí. Archicerebellum (vestibulárny mozoček) je najstaršia časť a špecializuje sa na rovnováhu a pohyby očí.

Paleocerebellum (spinálny mozoček) riadi držanie tela a svalový tonus. Neocerebellum (cerebrálny mozoček) sa podieľa na plánovaní pohybov a motorickom učení.

Vestibulárny systém: informácie o polohe hlavy a rovnováhe

Vestibulárny systém, ktorý sa nachádza vo vnútornom uchu, predstavuje primárny senzorický aparát pre vnímanie rovnováhy a priestorovej orientácie. Dokáže zachytiť aj tie najjemnejšie zmeny v polohe našej hlavy.

• Polkruhové kanáliky - tri na seba kolmé kanáliky naplnené tekutinou, ktoré reagujú na rotačné pohyby hlavy.
• Utrikulus a sakulus - otolitové orgány, ktoré zachytávajú lineárne zrýchlenie a gravitáciu.
• Vestibulárny nerv - prenáša informácie do mozgového kmeňa a ďalej do mozočka.

Vestibulárny systém je tiež zodpovedný za vestibulo-okulárny reflex (VOR), vďaka ktorému dokážeme udržať stabilný obraz na sietnici pri pohybe hlavy - práve preto vidíme ostro aj keď sa pohybujeme.

Spolupráca vestibulárneho systému a mozočka

Vestibulárny systém a mozoček neustále komunikujú a spolupracujú prostredníctvom zložitých nervových dráh. Táto spolupráca zabezpečuje efektívne riadenie rovnováhy a pohybov.

Vestibulocerebelárne spojenia

Vestibulárne jadrá v mozgovom kmeni odosielajú informácie do flocculonodulárneho laloku mozočka, ktorý ich spracúva a následne riadi posturálnu kontrolu a koordináciu očných pohybov.

Táto spolupráca zabezpečuje stabilitu tela aj zraku. Vestibulárny systém poskytuje okamžitú spätnú väzbu o polohe tela a pohybe, zatiaľ čo mozoček tieto informácie spracúva, optimalizuje motorické odpovede a umožňuje adaptáciu na rôzne situácie.

Vestibulospinálne a cerebelospinálne dráhy

Vestibulárny systém priamo ovplyvňuje svalový tonus cez spinálne dráhy, zatiaľ čo mozoček jemne dolaďuje motorickú odpoveď na základe skúseností a senzorickej spätnej väzby.

Tieto dráhy umožňujú rýchle reflexné reakcie aj dlhodobé prispôsobenie sa novým podmienkam. Vďaka nim môže človek reagovať na náhle vychýlenie tela a zároveň postupne zlepšovať pohybovú techniku.

Motorické učenie a vestibulárna plasticita

Mozoček sa podieľa na učení nových pohybových vzorov a prispôsobovaní sa poruchám rovnováhy. Pomáha mozgu vyvinúť kompenzačné stratégie, ktoré zlepšujú stabilitu pri vestibulárnych poruchách.

Táto neuroplasticita je kľúčová pri rehabilitácii po poraneniach alebo pri vývinových poruchách. Pri učení nového pohybu mozoček porovnáva zamýšľaný výsledok so skutočným priebehom pohybu a pomáha postupne odstraňovať chyby.

Recipročné spojenia s mozgovou kôrou

Vestibulárny systém a mozoček spolupracujú aj s mozgovou kôrou, najmä s motorickou a premotorickou oblasťou, čím umožňujú vedomú kontrolu nad pohybom a rovnováhou.

Vďaka tomu dokážeme pohyb nielen automaticky vykonať, ale ho aj naplánovať, vedome upraviť a prispôsobiť cieľu, ktorý chceme dosiahnuť.

Ako mozog vytvára a riadi pohyb

Koordinovanosť pohybov je zložitý proces, vďaka ktorému je možné napríklad gúľať očami, rečniť, ale aj stáť či presne cieliť rukou. Na jeho priebehu sa podieľajú zmyslové vstupy, motorické centrá, miecha, svaly a spätná väzba z pohybujúceho sa tela.

Pred samotným pohybom mozog vytvára motorický plán. Mozgová kôra určuje cieľ a postup, bazálne gangliá pomáhajú vybrať a začať vhodný pohyb, mozoček pripravuje jeho presnosť a mozgový kmeň s miechou zabezpečujú prenos príkazov a automatické posturálne reakcie.

Počas pohybu sa do mozgu vracajú informácie z receptorov vo svaloch, šľachách, kĺboch, koži, očiach a vnútornom uchu. Mozog ich porovnáva s plánom a podľa potreby mení silu, smer, rýchlosť a načasovanie svalových kontrakcií.

Riadenie vôľových pohybov

Vôľou ovládané pohyby vznikajú najmä v motorických oblastiach mozgovej kôry. Príkazy zostupujú nervovými dráhami do miechy a odtiaľ cez motorické neuróny ku kostrovým svalom.

Pyramídová dráha je hlavná motorická dráha pre vedomé pohyby. Na hranici s predĺženou miechou sa kríži, preto ľavá polovica mozgu ovláda pravú polovicu tela a pravá polovica mozgu ovláda ľavú polovicu tela.

Automatické a posturálne reakcie

Časť pohybov prebieha bez vedomého rozhodovania. Mozgový kmeň, miecha, vestibulárny systém a mozoček neustále upravujú svalové napätie, polohu trupu a postavenie končatín, aby telo zostalo stabilné.

V mieche sú uložené centrá pre dôležité nepodmienené reflexy, ktoré ovplyvňujú činnosť a napätie svalov bez nutnosti vedomej regulácie z mozgu. Reflexné reakcie umožňujú rýchle odpovede aj vtedy, keď by vedomé spracovanie podnetu trvalo príliš dlho.

Stredný mozog a medzimozog

Stredný mozog (mesencephalon) je najmenšia časť ľudského mozgu a krátky oddiel mozgového kmeňa. Nachádza sa medzi Varolovým mostom a predným mozgom.

V hornej časti stredného mozgu sú dva páry hrbolčekov, ktoré nazývame štvorhrbolie (corpora quadrigemina). V prednom páre končí časť vláken zrakového nervu a zabezpečujú reflexný pohyb očí a hlavy za zdrojom svetla.

V zadnom páre sú uložené nižšie sluchové centrá pre reflexné natočenie hlavy za zvukom. Stredný mozog však obsahuje aj ďalšie mimoriadne dôležité centrá.

Červené jadro riadi svalový tonus. Čierna hmota je oblasť s vysokým obsahom pigmentu, ktorá reguluje motorické funkcie v spolupráci s bazálnymi gangliami.

Medzimozog (diencephalon) je obklopený hemisférami koncového mozgu, takže je ním takmer úplne prekrytý a vidno len jeho spodnú časť. Z anatomického hľadiska ho tvoria epithalamus, thalamus a ďalšie kľúčové oblasti.

Lôžko (thalamus) je dôležitou „prepájacou stanicou“ a zoskupením množstva mozgových jadier. Križujú sa v ňom takmer všetky senzitívne (vzostupné) dráhy, ktoré vedú do mozgovej kôry (okrem čuchových).

Podnety prichádzajúce do medzimozgu lôžko buď prepustí do mozgovej kôry, alebo ich utlmí. Lôžko preto nazývame „bránou vedomia“.

Čo sa deje s mozgom pri fyzickej námahe

Pohyb je jedným z nástrojov evolúcie a prostriedkov na udržanie zdravia. Keďže sme jedno telo a jedna duša, pravidelná dávka dostatočne intenzívneho pohybu je veľmi prospešná tiež pre mozog a mozgové funkcie.

Mozog je pri fyzickej námahe predovšetkým viac prekrvovaný a okysličovaný. To vedie k zvýšeniu bystrosti a pozornosti.

A okrem toho tiež k obnove a vzniku nových nervových buniek. Vďaka tomu sa zlepšuje pamäť a učenie nových vecí sa stáva jednoduchším.

Práve fyzické cvičenie dokáže stimulovať tvorbu nových neurónov (mozgových buniek) a ich vzájomnú komunikáciu. Cvičenie veľmi efektívne podporuje plasticitu nášho mozgu a môže zlepšiť našu pamäť.

Komunikácia medzi svalom a mozgom

Čo je ešte zaujímavejšie, tieto účinky do značnej miery súvisia i s molekulami, ktoré sa uvoľňujú zo svalu pri svalovej kontrakcii počas cvičenia. Áno, sval sa s nami „rozpráva“, komunikuje pomocou signálov, ktoré mu zabezpečia dostatok energie pre náročnú prácu, teda pre pohyb.

Molekuly uvoľnené zo svalu však pôsobia prakticky na všetky naše orgány vrátane mozgu. Pravidelná aktivácia tejto molekulárnej symfónie pri pohybe postupne vedie k reštrukturalizácii celého organizmu.

Výsledkom je väčšia zdatnosť, lepšia odolnosť voči ochoreniam, vyššia výkonnosť (aj akademická) a funkčná kapacita, ale i spomalenie starnutia.

Endorfíny, dopamín a serotonín

Známy je tiež fakt, že počas fyzickej námahy sú produkované látky zvané endorfíny, nazývané tiež hormóny šťastia. Endorfíny pre svoju podobnosť s účinkami morfínu, „endogénni morfín“, teda vnútorne produkovaný vlastným telom.

Viažu sa na opioidné receptory a tým blokujú prenos signálov bolesti. Upokojujú a vyvolávajú pocity eufórie. Pomáhajú tak prekonať záťaž.

Pri pohybe mozog uvoľňuje aj ďalšie látky, napríklad dopamín či serotonín. Dopamín je produkovaný v centre, ktoré súvisí s odmeňovaním.

Serotonín je známy ako neurotransmiter dobrej nálady, pretože jeho hladina má vplyv na to, ako sa cítime. Nízke hladiny serotonínu môžu spôsobiť pocity smútku a úzkosti.

Pohyb, pamäť a učenie

Nové štúdie ukazujú, že šport môže pomáhať pri učení. Tesné prepojenie medzi svalmi a mozgom je dedičstvo ľudskej evolúcie.

Kto zaťažuje svoje svaly, trénuje automaticky aj svoje šedé bunky. Toto spojenie svalových a nervových buniek vzniklo už pred dvoma miliónmi rokov a hrá kľúčovú rolu v organizme.

Keď sa svaly zaťažujú, napr. pri jazde na bicykli a behu, potom tieto vytvárajú určité neurotransmitery, ktoré putujú do mozgu a tam podporujú činnosť šedých buniek.

Väčšina výskumov ukazuje, že fyzická aktivita má najväčší vplyv na zlepšenie našich exekutívnych funkcií. Ďalšie štúdie potom naznačujú, že by fyzické cvičenie mohlo viesť aj k čiastočnému zlepšeniu našej pracovnej a priestorovej pamäte.

Okrem toho pohyb tiež posilňuje kognitívne stratégie a učenie, zlepšuje pamäť, zvyšuje motiváciu a zlepšuje správanie žiakov.

Pohyb a školský výkon

Pravidelný šport prináša u detí a mládeže lepšie školské známky. Je to zaujímavé poznanie, ktoré vyplýva z najnovších štúdií.

Britskí vedci nedávno testovali telesnú kondíciu u 4 755 chlapcov a dievčat vo veku 11 rokov. Výsledky potom porovnali so známkami z angličtiny, matematiky a prírodných vied, ktoré deti dosiahli v 11, 13 a 16 rokoch.

Neuroplasticita: schopnosť mozgu meniť sa

Plasticita mozgu, tiež známa ako neuroplasticita alebo nervová plasticita, sa týka schopnosti mozgu reorganizovať a prispôsobiť svoju štruktúru a funkcie v reakcii na skúsenosti, učenie a zmeny prostredia.

Tento koncept spochybňuje tradičnú predstavu, že štruktúra a funkcie mozgu sú po určitom veku pevné a nemenné. Plasticita pokračuje počas života, aj keď v menšej miere, a môže byť ovplyvnená rôznymi faktormi vrátane učenia, zmyslových skúseností, obohatenia prostredia a dokonca aj mentálnych cvičení.

Štrukturálna plasticita

Štrukturálna plasticita sa týka fyziologických zmien v štruktúre mozgu, vrátane rastu nových neurónov (neurogenéza), tvorby nových synapsií (synaptogenéza) a prerezávania alebo eliminácie existujúcich synapsií (synaptické prerezávanie).

Štrukturálna plasticita hrá kľúčovú úlohu pri učení a pamäti, ako aj pri zotavovaní sa z poranení mozgu. Štrukturálna plasticita je schopnosť mozgu skutočne zmeniť svoju fyzickú štruktúru v dôsledku učenia.

Funkčná plasticita

Funkčná plasticita zahŕňa zmeny vo funkčnej organizácii mozgu. Keď je špecifická oblasť mozgu poškodená, iné oblasti môžu niekedy prevziať jej funkcie.

Ak je napríklad poškodená jedna oblasť zodpovedná za spracovanie jazyka, namiesto toho môže začať spracovávať jazyk iná oblasť. Tento typ plasticity sa často pozoruje v prípadoch poranenia mozgu alebo mŕtvice.

Funkčná plasticita je schopnosť mozgu presúvať funkcie z poškodenej oblasti mozgu do iných nepoškodených oblastí. Ak dôjde k poškodeniu nejakej časti mozgu, cieleným a dlhodobým tréningom je možné podporiť plasticitu mozgu a poškodenú oblasť obísť, nahradiť - miera prestavby závisí od rozsahu poškodenia a od času, ktorý uplynul do začiatku rehabilitácie.

Poškodenie mozgu alebo miechy spúšťa kaskádu deštruktívnych mechanizmov. Neuroplasticita a neurogenéza menia vnímanie centrálneho či periférneho nervového systému.

Potenciál synaptickej neuroplasticity a funkcie gliových buniek (výživa neurónov, fagocytóza, tvorba myelínu) podporuje neuroregeneráciu prostredníctvom opakovaných špecifických a starostlivo vyladených pohybov - adaptívny tréning.

Vplyv intenzity cvičenia na mozgové funkcie

Existujú neurobiologické dôkazy o tom, aký typ intenzity cvičenia je najvhodnejší pre určité kognitívne alebo behaviorálne modulácie a môže pripraviť cestu pre podporné klinické aplikácie u pacientov alebo pre zvýšenie funkčnej plasticity mozgu.

Cvičenie s nízkou intenzitou spúšťa mozgové siete zapojené do kontroly poznania a spracovania pozornosti, zatiaľ čo cvičenie s vysokou intenzitou primárne aktivuje siete zapojené do afektívneho/emočného spracovania.

Cielené celostné cvičenia majú pozitívny vplyv aj na psychický stav. Ukazuje sa, že aj nízkointenzívna aktivita zlepšuje konektivitu mozgových oblastí zodpovedných za poznávacie funkcie a pozornosť.

Naopak, cvičenie vyššej intenzity stimuluje predovšetkým siete spojené s emocionálnym spracovaním a behaviorálnymi reakciami, čím prispieva k zlepšeniu nálady a celkového duševného stavu.

Aeróbne a silové cvičenie

Aeróbne cvičenie aj silový tréning prispievajú k zvýšenej flexibilite mozgu a podporujú neuroplasticitu - schopnosť mozgu meniť sa a prispôsobovať v reakcii na nové podnety, učenie či skúsenosti.

Táto plasticita zohráva kľúčovú úlohu pri základných kognitívnych funkciách, ako sú pamäť, učenie a schopnosť riešiť problémy.

Ak chcete urobiť niečo pre svoj mozog, skúste radšej beh na dlhšiu trať, plávanie alebo iný vytrvalostný šport. Vedci totiž zistili, že pozitívny vplyv má na náš mozog predovšetkým aeróbne cvičenie, teda také cvičenie, ktoré je so strednou intenzitou vykonávané po dlhšiu dobu.

Pomôcť môže aj chôdza, ktorá je najprirodzenejším a najzdravším pohybom. V škole deťom veľmi prospievajú tiež kolektívne loptové hry, rôzne pohybové hry v prírode, ale aj tanec.

Riadenie pohybu po cievnej mozgovej príhode

Cievna mozgová príhoda sa objavuje po znížení, prerušení dodávky krvi (ischémia) do mozgu, krvácaní (hemoragia) z cievy do mozgu, cerebrovaskulárnej nedostatočnosti mozgu. Spôsobovať to môže útlak alebo upchatie ciev či úraz.

Mozgové tkanivo nedostáva kyslík, živiny a mozgové bunky odumierajú v priebehu niekoľkých minút. Mozog má prirodzenú schopnosť prepojiť svoje obvody po mŕtvici, čo vedie k určitému stupňu zlepšenia funkcie v priebehu mesiacov až rokov.

Mozog je schopný nahradiť funkcie stratené v poškodených oblastiach reorganizáciou a prepojením - neuroplasticita mozgu. Včasnou rehabilitáciou aktivujeme neuroplasticitu mozgu - obnova funkcií požadovaných motorických vzorcov, reflexných oblúkov.

Vďaka programu rôznych terapií včasnej a intenzívnej intervencii majú pacienti, ktorí prekonali mozgovú príhodu, schopnosť obnoviť funkčnosť mozgu. Cielené, komplexné a sofistikované cvičenia s optimálnym počtom opakovaní, koordinované so synchronizovaným dýchaním, spolu s ďalšími terapeutickými postupmi, využívajú potenciál neuroplasticity na podporu zotavenia a obnovy funkcií narušených neurologickými ochoreniami, úrazmi či stavmi ako mozgová príhoda alebo traumatické poranenie mozgu.

Najčastejšie pohybové následky

Pacientov s mŕtvicou sprevádza svalová slabosť, abnormálny svalový tonus a s tým spojené pohybové vzorce, zlá rovnováha a funkcia jemnej motoriky.

V dôsledku zníženej činnosti dorziflexorového svalu členka dochádza k zníženiu pohyblivosti kĺbu, kontraktúre kĺbu a poklesu chodidla, čo sťažuje chôdzu.

Zakorenené defektné pohybové vzorce sa vyvíjajú zo svalovej nerovnováhy, kĺbových obmedzení, zlej stability alebo z predošlého zranenia a v konečnom dôsledku ich riadi mozog.

Mediolaterálna dynamická stabilita je pre jednotlivcov s hemiplégiou najdôležitejším aspektom. Slabosť paretickej nohy spôsobuje pri iniciácii chôdze problémy udržať telesnú hmotnosť počas fázy postoja.

Jedinci s mŕtvicou majú tendenciu zaujať asymetrické držanie tela znížením zaťaženia paretickej dolnej končatiny nielen počas státia, ale aj pri chôdzi.

Úloha rehabilitácie

Rehabilitácia po cievnej mozgovej príhode sa primárne zameriava na kinezioterapiu, ktorá je dopĺňaná o elektrickú myostimuláciu, funkčnú elektrostimuláciu a kognitívne stimulačné algoritmy zamerané na rozvoj vnímania, pozornosti, pamäti, učenia, myslenia, rozhodovania a jazykových schopností.

Hlavným cieľom je stimulácia neuroplasticity a zlepšenie motorických funkcií. Včasná kontinuálna, cielene zameraná a zároveň holistická rehabilitácia zohráva kľúčovú úlohu pri obnove funkčného stavu pacienta a jeho návrate k životu s minimálnymi obmedzeniami.

Tento proces umožňuje postupné nadobúdanie stratených schopností a zručností a vedie k zlepšeniu celkovej kvality života prostredníctvom vytrvalého, cielene zameraného úsilia a reorganizácie nervovej štruktúry, spojení a funkčných vzorcov.

Aj keď rehabilitácia nezvráti poškodenie mozgu, môže podstatne pomôcť pacientovi, ktorý prekonal mŕtvicu, dosiahnuť dlhodobý pozitívny výsledok. Niektorí z tých čo zažili mozgovú príhodu, sa zotavia úplne, iní budú mať navždy určité zdravotné postihnutie.

Obnova funkcie pohybu končatín je naliehavým problémom, ktorému čelia pacienti s cievnou mozgovou príhodou v rehabilitačnom procese. Špecifickými formami cvičenia podporujeme samoopravu a funkčnú reorganizáciu nervového systému pacienta a realizujeme obnovu motorických funkcií končatín.

Pre proces rehabilitácie dolných končatín sú kontinuálny pasívny pohyb a priame zdvíhanie končatín účinnými tréningovými metódami v ranom štádiu pripútania na lôžko, keď sú pacienti príliš slabí na to, aby uniesli svoju váhu.

Rehabilitačný proces zároveň podporuje neuroplasticitu - schopnosť mozgu reorganizovať sa a vytvárať nové nervové prepojenia, čím sa zvyšuje šanca na obnovu funkcií a návrat k samostatnosti.

Kognícia, nálada a motorické zotavenie

Neurónové poškodenie vyvolané cievnou mozgovou príhodou sa častejšie prejavuje v rôznych stupňoch motorických, kognitívnych a afektívnych porúch. Tieto poruchy, hoci majú samostatné oslabujúce účinky, negatívne ovplyvňujú aj rehabilitačné úsilie zamerané na iné oblasti a obnova jedného faktora môže nepriamo prospieť obnove ďalších dvoch.

Zlepšené kognitívne funkcie, ako je pozornosť, vedú k obnoveniu motorickej kontroly horných a dolných končatín, v dôsledku lepšej angažovanosti pacienta. Pozoroval sa aj opačný vplyv, keď aeróbne cvičenia pred kognitívnou rehabilitáciou viedli k zvýšenému prietoku krvi mozgom a bdelosti, čo má tendenciu pripravovať mozog na kognitívny tréning.

Faktory súvisiace s afektom, ako je depresia a úzkosť, majú obrovský negatívny vplyv na každodenný život pacientov. Pacienti, ktorí sú vo všeobecnosti liečení na pooperačnú depresiu, majú tendenciu mať lepšie výsledky motorickej a kognitívnej rehabilitácie v porovnaní s neliečenými pacientmi.

Lepšia motorická rehabilitácia koreluje s motiváciou a profilom nálady u pacientov po cievnej mozgovej príhode. Kardiovaskulárne cvičenie predstavuje účinný prostriedok rehabilitácie po mozgovej príhode.

Podporuje mechanizmy neuroplasticity, zlepšuje kardiovaskulárne zdravie, urýchľuje zotavenie a zároveň znižuje riziko opakovanej cievnej mozgovej príhody.

Význam správneho dýchania

Valsalvov manéver spočíva v tom, že pacient sa snaží vydýchnuť proti uzavretej hlasivkovej štrbine (rima glottidis), čo zvyšuje vnútrohrudný tlak, a následne spôsobuje zmeny v prietoku krvi a krvnom tlaku.

Najmä pri silových cvičeniach je po cievnej mozgovej príhode Valsalvov manéver všeobecne kontraindikovaný. Valsalvov manéver zahrnutý do cvičenia môže spôsobiť suprafyziologické zvýšenie krvného a očného tlaku, intrakraniálneho tlaku, čo môže viesť k poraneniu ciev a vážnym neurologickým následkom.

Treba podporovať správne dýchanie a u pacientov so známymi predisponujúcimi faktormi by sme mali zamedziť dýchaniu so zadržaným dychom (anaeróbne).

Ataxia: keď je koordinácia pohybov narušená

Porucha koordinácie pohybov súvisí často s vážnym ochorením. Pohyby sú koordinované hlavne vďaka mozočku.

Ataxia znamená poruchu koordinácie pohybov. Ide o poruchu, kedy svaly nemajú dostatočnú kontrolu, pohyby sú síce vôľové, ale neobratné a nemotorné.

Tento medicínsky pojem referuje, že ide o ťažkosti so svalom nielen koordinačné, ale aj kontrolné. Niekedy sa ataxia opisuje ako strata koordinácie v tele.

Pri ataxii môže pacient pociťovať zhoršenú chôdzu či udržanie balancu (rovnováhy). Okrem toho môže mať zhoršené vyjadrovanie, zhoršenú celkovú koordináciu pohybov či prehĺtanie a pohyby očí.

Prejavy ataxie

• Zhoršená koncentrácia.
• Tackavá chôdza.
• Zhoršené udržanie rovnováhy a celkového balancu.
• Ťažkosti s finálnou motorikou, akou je jedenie, písanie, stláčanie gombíka a pod.
• Zmeny reči.
• Nevedomé pohyby očí (odb. nystagmus).
• Ťažkosti s prehĺtaním.

Abnormálna funkcia alebo poškodenie mozočka vedie k strate svalovej koordinácie v rukách alebo nohách, čo sa odborne nazýva ataxia. Pri akútnej intoxikácii alkoholom sa môže koordinácia pohybov výrazne zhoršiť.

Medzi ďalšie príznaky, ktoré súvisia s ataxiou, patria sakadické pohyby, nystagmus, dysartria či dysmetria. Ako sprievodný príznak ataxie sa môže objaviť intenčný tras.

Typy ataxie

Užšie delenie ataxie podľa lokality vzniku rozlišuje senzorickú, cerebellárnu a vestibulárnu ataxiu.

• Senzorická ataxia - ide o poškodenie somatosenzorického nervového systému.
• Cerebellárna ataxia - príznak ataxie sa objaví vtedy, keď je nejakým ochorením poškodený priamo mozoček.
• Vestibulárna ataxia - pri poškodení vestibulárneho aparátu (vnútorné ucho) dochádza tiež k ataxii, napríklad je tu prítomná neschopnosť kráčať v jednej čiare, alebo závrat.

Ataxia väčšinou súvisí s poškodením tej časti mozgu, ktorá má za úlohu riadiť koordináciu pohybov. Touto časťou mozgu je mozoček (odb. cerebellum).

Príčiny poruchy koordinácie

K ataxii vedie veľa chorôb, od užívania alkoholu, cievnej príhody, tumoru mozgu, mozgovej degenerácie, roztrúsenej sklerózy až po genetické ochorenia alebo užívanie niektorých liekov.

• Náhla cievna mozgová príhoda.
• Demyelinizačné ochorenia, napríklad roztrúsená skleróza.
• Vystavenie sa ťažkým kovom, napríklad ortuti.
• Intoxikácia alkoholom a alkoholizmus.
• Lieky, napríklad chemoterapia, antiepileptiká, barbituráty a benzodiazepíny.
• Infekčné choroby, hlavne Lymská borelióza a HIV.
• Autoimunitné ochorenia ako coeliakia.
• Deficiencia vitamínu B6 a B12.
• Vrodené príčiny a mutácia génu.

Získaná ataxia môže byť navodená užitím alkoholu, niektorými liekmi, toxínmi, deficitom alebo excesom vitamínu B6, ťažkosťami so štítnou žľazou, náhlou cievnou mozgovou príhodou, sclerosis multiplex, autoimunitnými ochoreniami, infekciou, paraneoplastickými syndrómami, abnormalitami mozgu, úrazom hlavy či detskou mozgovou obrnou.

Degeneratívne ochorenia zahŕňajú roztrúsenú systémovú atrofiu, ktorá sa objavuje okolo 50. rokov a ataxia je tu spolu s ďalšími príznakmi ako poruchy spánku.

Pri vrodenej mozočkovej ataxii je zmutovaný gén, ktorý tvorí nesprávny proteín. Tento proteín obmedzuje nervové bunky v mozočku a mieche (odb. spinocerebellárna ataxia) a spôsobuje ich postupnú degeneráciu.

Diagnostika ataxie

Lekára treba vyhľadať vtedy, keď bez zjavnej príčiny človek stráca rovnováhu, má slabšiu hornú alebo dolnú končatinu, opadne mu kútik, zhorší sa mu chôdza či začne zhoršene prehĺtať.

Taxia, teda koordinovanosť pohybov býva hodnotená špecialistom neurológom pri rutinnom vyšetrení. Jedná sa o skúšku prst-nos prípadne päta-koleno.

Pacient sa snaží pri zavretých očiach trafiť si prstom na špičku nosa raz z jednej, potom z opačnej strany. Podobne je to aj na dolnej končatine.

S ataxiou je ťažké udržať postoj, udržať nohy pri sebe po dobu 30 sekúnd. Keď je v okolí tma, ataxia sa môže prehlbovať.

Chôdza sa pri ataxii tiež mení. Osoba stráca schopnosť pravidelne rytmicky koordinovane dostúpiť a niekedy nohou prepadáva do priestoru.

Dysdiadochokinéza je jav, kedy pacient pri zatlieskaní zaostáva. Podobne je to aj pri bicyklovaní. Pohyby nie sú vtedy súmerné a správne.

Ku diagnostike ataxie sa používa séria vyšetrení. Okrem základného neurologického vyšetrenia je to vyšetrenie CT (počítačová tomografia) a MRI (magnetická rezonancia).

Krvné testy, svalová biopsia, lumbálna punkcia či genetické testy sú tiež súčasťou došetrenia stavu. Používajú sa aj tzv. vyšetrenia evokovaných potenciálov, napríklad sluchových.

Liečba a rehabilitácia pri ataxii

V liečbe pomáha nielen nácvik samotnej chôdze, ale aj používanie vychádzkových či iných palíc. Niekedy je potrebné liečiť ťažkosti s prehĺtaním či s rečovými prejavmi.

Vtedy môže pomôcť tiež logopéd. Pri vitamínovej deficiencii je potrebné správne doplnenie vitamínov.

Každá liečba ataxie sa snaží odstrániť prvotnú príčinu, teda lieči samotné ochorenie. Pri jeho zvládnutí príznak nekoordinovanosti môže čiastočne alebo aj úplne vymiznúť.

Rehabilitačná a balneologická liečba má tiež svoje významné postavenie v liečbe ataxie. Pri náhle vzniknutej poruche koordinácie, slabosti končatiny, poklese kútika, zhoršení reči alebo prehĺtania je potrebné vyhľadať lekársku pomoc.

Každodenné situácie, v ktorých sa prejavuje riadenie pohybu

Synergická činnosť vestibulárneho systému a mozočka je nevyhnutná v mnohých každodenných situáciách. Pri chôdzi po nerovnom teréne vestibulárny systém deteguje zmeny rovnováhy a mozoček koordinuje pohyby končatín.

Pri športe je potrebná rýchla reakcia na zmeny pohybu a presná kontrola tela. Pri učení nových pohybových zručností, od jazdy na bicykli až po hru na hudobný nástroj, sa vytvárajú a upevňujú nové pohybové vzorce.

Pri čítaní a písaní koordinácia očných pohybov a jemnej motoriky závisí od správneho fungovania oboch systémov. Pri vestibulárnej rehabilitácii sa mozoček učí nové stratégie kompenzácie pri poruchách rovnováhy.

Neurorehabilitácia a opakovaný pohyb

Cielené, komplexné a sofistikované cvičenia s optimálnym počtom opakovaní, koordinované so synchronizovaným dýchaním, spolu s ďalšími terapeutickými postupmi, využívajú potenciál neuroplasticity na podporu zotavenia a obnovy funkcií narušených neurologickými ochoreniami, úrazmi či stavmi ako mozgová príhoda alebo traumatické poranenie mozgu.

Pri týchto intervenciách využívame laktát ako energetický zdroj pre mozog, čím podporujeme jeho regeneráciu; cvičením vyvolaná tvorba laktátu + neurorehabilitácia = synergický efekt na obnovu motoriky a kognície.

Rozhodujúcu úlohu v tomto procese zohráva laktát, získaný z glykolýzy. Histónová laktylácia sa podieľa na rôznych fyziologických a patologických procesoch.

Spojenie opakovaného pohybu, zmyslovej spätnej väzby a postupného zvyšovania nárokov umožňuje mozgu upevňovať užitočné nervové spojenia. Pri rehabilitácii je dôležitá pravidelnosť, presnosť a primeraná náročnosť pohybovej úlohy.

Riadenie pohybu ako výsledok spolupráce celého organizmu

Pohyb nevzniká činnosťou jedinej časti mozgu. Je výsledkom spolupráce mozgovej kôry, bazálnych ganglií, mozočka, mozgového kmeňa, miechy, periférnych nervov, svalov a zmyslových systémov.

Vestibulárny systém poskytuje informácie o polohe hlavy a zrýchlení, proprioceptívne receptory informujú o napätí svalov a polohe kĺbov, zrak sleduje prostredie a mozog tieto údaje spája do jednotného obrazu situácie.

Takto vytvorený obraz umožňuje naplánovať pohyb, vykonať ho a okamžite opraviť prípadnú chybu. Rovnaké mechanizmy sa využívajú pri bežnej chôdzi, športovej aktivite, písaní, reči, učení aj rehabilitácii.

Keď sa staráme o svoje telo, staráme sa aj o svoj mozog. Pravidelný a primeraný pohyb preto podporuje nielen svaly a srdcovo-cievny systém, ale aj mozgovú plasticitu, pamäť, pozornosť, náladu a schopnosť osvojovať si nové pohybové zručnosti.

tags: #riadenie #pohybu #mozog