Động tác bước và đi bộ: phản xạ tư thế

Nhịp bước trên một chi riêng lẻ

Các bước đi mang tính nhịp điệu thường được nhìn thấy ở động vật có xương sống. Thậm chí ngay cả khi cắt đứt các liên kết từ tủy sống lưng với các phần khác và cắt đứt phần tủy sống liên kết 2 bên cơ thể, mỗi chi sau vẫn có thể thực hiện chức năng bước đi. Việc co chi về phía trước được theo sau vài giây bởi việc duỗi chi đẩy về phía sau, sau đó lại có về phía trước rồi cứ thế tạo thành một vòng lặp.

Sự tuần hoàn giữa co chân về phía trước và duỗi chân về phía sau có thể diễn ra ngay cả khi dây thần kinh cảm giác bị cắt đứt, có vẻ như nó là kết quả của nhiều cung phản xạ đối kháng tác động lẫn nhau trong ma trận tủy sống, giữa các neuron điều khiển cơ đồng vận và cơ đối kháng.

Các thông tin cảm giác từ bàn chân hay cảm giác tư thế từ các khớp đóng một vai trò quan trọng trong việc điều khiển áp lực bàn chân và bước đi liên tục. Thực tế, cơ chế ở tủy sống có thể còn phức tạp hơn nữa. Ví dụ, khi đỉnh bàn chân chạm phải vật nhọn, việc bước đi bị ngừng lại, sau đó con vật nhanh chóng nâng chân lên cao hơn nữa và đưa chân về phía trước để bước qua vật nhọn. Đây gọi là phản xạ vấp. Như vậy, tủy sống khá thông minh trong việc điều khiển bước đi.

Điều hòa nhịp bước giữa 2 chi

Nếu như tủy sống không bị mất phần trung tâm của nó, mỗi khi một chi bước lên, chi kia sẽ đẩy về phía sau. Hiệu ứng này là kết quả của việc chi phối lẫn nhau giữa 2 chi.

Bước chéo chân ở động vật 4 chân - Phản xạ “Mark time”

Ở con vật đã hồi phục sau khi bị cắt ngang tủy cổ (phía trên phần chi phối chi trước), nếu được nâng lên, việc các chi duỗi ra sẽ kích thích phản xạ bước đi đồng thời ở cả 4 chi. Bình thường, việc bước đi chỉ xảy ra đồng thời ở 2 chân chéo nhau. Điều này là một kết quả khác của việc chi phối lẫn nhau, lần này xảy ra ở toàn bộ phần tủy sống ở giữa 2 phần chi phối chi trước và chi sau. Đây được gọi là phản xạ “Mark time”.

Phản xạ ngựa phi

Một phản xạ khác được phát triển ở động vật có xương sống, phản xạ ngựa phi: khi 2 chân trước đẩy về phía sau đồng thời thì 2 chân sau bước lên đồng thời. Phản xạ này xảy ra khi kích thích đến các chi là cùng lúc và cân bằng nhau, ngược lại, nếu kích thích là không cân bằng thì sẽ gây ra phản xạ Mark time. Các phản xạ này có khả năng tư duy trì. Thật vậy, trong khi đi bộ, chỉ 1 chân trước và 1 chân sau bên đối diện được kích thích đồng thời, dẫn đến việc con vật tiếp tục bước đi, ngược lại, khi phi nước đại, cả 2 chi trước và 2 chi sau được kích thích đồng thời một cách cân bằng, dẫn đến con vật cứ tiếp tục phi nước đại, và do đó, giữ nguyên hình thái di chuyển.

Phản xạ gãi: khi bị kích thích bởi cảm giác ngứa hoặc cù léc

Các hành động liên tục nối tiếp như bước đi, hay gãi, có liên quan đến các cung phản xạ chi phối lẫn nhau, gây ra sự dao động tuần hoàn.

Một phản xạ tủy đặc biệt quan trọng ở một số loài động vật là phản xạ gãi khi bị kích thích bởi cảm giác ngứa hoặc cù léc. Phản xạ này bao gồm 2 chức năng: (1) cảm nhận vị trí giúp móng tìm đúng điểm bị kích thích, (2) hành động gãi liên tục.

Cảm nhận vị trí gãi là một chức năng khá phát triển. Nếu như có bọ di chuyển trên vai của động vật có xương sống, chúng vẫn có thể dùng móng chân sau để tìm chính xác vị trí của con bọ, mặc dù cần đến 19 nhóm cơ của chi sau để đưa móng đến vị trí đó. Để làm phản xạ này phức tạp hơn nữa, giả sử con bọ chét di chuyển qua đường giữa, thì móng chân thứ nhất sẽ dừng lại và móng chân bên đối diện sẽ tiếp tục đến khi tìm thấy con bọ.

Các hành động liên tục nối tiếp như bước đi, hay gãi, có liên quan đến các cung phản xạ chi phối lẫn nhau, gây ra sự dao động tuần hoàn.