Двигательные программы спинного мозга и ствола
В сенсорных системах существуют разные модальности, по аналогии с этим в моторных системах можно выделить три типа совершаемых движений: рефлекторные, ритмические и произвольные. Три существующих типа движений различаются по степени сложности и участия сознания в контроле выполняемых действий. В каждом из них есть два компонента, нуждающиеся в контроле: тонический, который обеспечивает необходимую для начала движения позу и на время фиксирует в стабильном положении некоторые суставы, и фазный, определяющий направление и скорость движения.
Рефлекторные движения относятся к самым простым моторным действиям, они выполняются быстро, стереотипно и в принципе не нуждаются в сознательном контроле, т.е. могут возникать непроизвольно. В качестве примера можно привести все сухожильные рефлексы (такие, как коленный), а также защитный сгибательный рефлекс, возникающий в ответ на прикосновение к горячему предмету. Подобные простые двигательные программы спинной мозг может осуществлять самостоятельно, что показал ещё Шеррингтон (Sherrington C. S.) на животных с изолированным спинным мозгом (отделённым хирургическим путём от головного).
Двигательные программы стволовых центров сложнее, они используют несколько видов сенсорной информации (в том числе проприоцептивную, вестибулярную, зрительную, слуховую), кроме того, в осуществлении таких программ обычно участвует мозжечок. В силу этих обстоятельств в последнее время предпочитают говорить не о рефлексах, а о двигательных программах, несмотря на то, что они могут выполняться без контроля сознания.
Стволовые рефлексы или программы обеспечивают деятельность мышц, направленную на поддержание позы и сохранение равновесия во время движения: их называют, соответственно, статическими и статокинетическими. Например, чтобы сохранять вертикальное положение, надо поддерживать необходимый тонус мышц-разгибателей, противодействующих силам гравитации. При потере равновесия требуется перераспределить тонус разгибателей: например, поскользнувшись и начав падать, человек рефлекторно повышает тонус разгибателей на стороне падения. Тем самым он фиксирует вытянутое в сторону смещения центра тяжести положение ноги, превращая её в опору, помогающую сохранить равновесие. То же самое происходит с рукой: она вытягивается в сторону падения, принимая на себя всю массу падающего тела, и порою, при большой скорости падения, ломается в т.н. типичном месте лучевая кость.
Перераспределение мышечного тонуса вызывается прежде всего характером информации, поступающей от вестибулярных рецепторов внутреннего уха, которые реагируют на изменение положения головы и на различные виды ускорений. Сенсорные сообщения от вестибулярных рецепторов подкрепляются сигналами от проприоцепторов шейных мышц. Предварительное перераспределение мышечного тонуса повышает успешность дальнейших действий. Так, например, гимнасту, выполняющему стойку на кистях рук, проще сохранить равновесие, отклонив голову назад, поскольку при таком положении головы повышается тонус разгибателей, в том числе мышц спины. А вот акробатический прыжок в группировке, напротив, облегчается наклоном головы вперёд, что приводит к повышению тонуса сгибателей.
Ориентировочные и сторожевые рефлексы у человека возникают в ответ на неожиданные зрительные и слуховые сигналы (у многих животных таким сигналом может быть и незнакомый запах). К такому раздражителю немедленно поворачивается голова и глаза, а одновременно с этим поворотом перераспределяется мышечный тонус так, чтобы получилась поза, из которой легко начать движение.
Помимо рефлекторных действий двигательные структуры спинного мозга и ствола участвуют в формировании ритмических движений, таких, например, как ходьба, бег, жевание. Эти движения относительно стереотипны и при определённых условиях они выполняются почти автоматически. В них можно увидеть как непроизвольный, так и произвольный компоненты, последний обычно участвует в самом начале, т.е. при запуске ритмических движений, и в конце.
Произвольные движения - это сложные комбинированные действия, такие, например, как игра на музыкальном инструменте, управление автомобилем или приготовление пищи. Их отличительными признаками являются направление движений к определённой цели и совершенствование координации в связи с приобретаемым опытом. Спинной мозг и ствол необходимы для управления всеми видами движений, но при совершении произвольных действий они участвуют в качестве исполнителей двигательных команд моторных областей коры.