Vai trò của các nhân não và tiền đình: nâng đỡ cơ thể chống lại trọng lực

Sự đối lập về chức năng (kích thích - ức chế) giữa các nhân lưới ở cầu não và hành não

Hình. Vị trí của nhân lưới và nhân tiền đình trong thân não.

Các nhân lưới được chia làm 2 nhóm chính: (1) các nhân lưới ở cầu não, nằm ở phía sau bên của cầu não và kéo dài tới hành não, (2) các nhân lưới ở hành não, kéo dài suốt toàn bộ hành não, nằm ở cạnh đường giữa. 2 nhóm này chủ yếu hoạt động đối kháng nhau, trong đó,các nhân ở cầu não kích thích các cơ kháng trọng lực, còn các nhân ở hành não thì ức chế (gây duỗi) các cơ đó.

Hệ thống nhân lưới ở cầu não

Các nhân lưới ở cầu não dẫn truyền các tín hiệu kích thích đi xuống tủy thông qua dải lưới-tủy ở cột trước của tủy sống. Những sợi này tạo synap với các neuron vận động ở vùng trước giữa, kích thích các cơ quanh trục của cơ thể, những cơ nâng đỡ cơ thể chống lại trọng lực, đó là các cơ của cột sống và các cơ duỗi ở các chi.

Các nhân lưới ở cầu não có mức độ hoạt hóa tự nhiên cao. Ngoài ra, chúng còn nhận các tín hiệu kích thích mạnh mẽ từ các nhân tiền đình, cũng như các nhân nằm sâu trong tiểu não. Do đó, khi hệ thống lưới cầu não không bị đối kháng bởi hệ thống lưới hành não, nó kích thích rất mạnh các cơ kháng trong lực dọc cơ thể, đến mức mà các động vật 4 chân có thể đứng thẳng được, giúp nâng đỡ cơ thể chống lại trọng lực mà không cần bất cứ tín hiệu nào từ các trung tâm cao hơn của não.

Hệ thống lưới hành não

Hình. Các dải tiền đình tủy và lưới tủy đi xuống trong tủy sống để kích thích (đường liền nét) hoặc ức chế (đường đứt nét) các tế bào thần kinh vận động phía trước điều khiển cơ dọc trục của cơ thể.

Các nhân lưới ở hành não truyền các tín hiệu ức chế đến cùng các neuron vận động kháng trọng lực như đã đề cập ở trên bằng một dải khác, dải lưới tủy của hành não, nằm ở cột bên của tủy sống. Các nhân lưới ở hành não nhận các sợi bên từ (1) dải vỏ tủy, (2) dải đỏ tủy, (3) và các con đường vận động khác. Các dải và con đường này bình thường hoạt hóa hệ thống lưới ở hành não để làm đối trọng với các tín hiêu kích thích từ hệ thống lưới ở cầu não, do vậy ở điều kiện bình thường, các cơ của cơ thể không bị căng cứng bất thường.

Tuy nhiên, một vài tín hiệu từ các trung khu cao hơn của não có thể giải ức chế hệ thống này khi não muốn kích thích hệ thống ở cầu não gây ra tư thế đứng. Ở những thời điểm khác, sự kích thích hệ thống lưới ở hành não có thể ức chế các cơ kháng trọng lực ở những phần nhất định của cơ thể, cho phép các phần này thực hiện những cử động đặc biệt. Sự kích thích và ức chế của các nhân lưới cấu thành một hệ thống có thể được kiểm soát bởi các tín hiệu vận động từ vỏ não và các vùng khác để tạo nên những co cơ nền tảng cần thiết cho tư thế đứng chống lại trọng lực và ức chế các nhóm cơ phù hợp khi cần để thực hiện các chức năng khác.

Vai trò của các nhân tiền đình trong việc kích thích các cơ kháng trọng lực

Tất cả các nhân tiền đình, hoạt động cùng với các nhân lưới ở cầu não để chi phối các cơ kháng trọng lực. Các nhân tiền đình dẫn truyền những tín hiệu kích thích mạnh mẽ tới các cơ kháng trọng lực thông qua dải tiền đình-tủy bên và dải tiền đình-tủy giữa ở cột trước của tủy sống. Thiếu sự hỗ trỡ của các nhân tiền đình, hệ thống lưới cầu não sẽ mất đi đáng kể khả năng kích thích của nó lên các cơ kháng trọng lực ở quanh trục.

Tuy nhiên, vai trò đặc trưng của các nhân tiền đình là kiểm soát một cách có chọn lọc các tín hiệu kích thích đến các cơ kháng trọng lực khác nhau để duy tŕ thăng bằng đáp ứng lại các tín hiệu từ cơ quan tiền đình.

Sự co cứng cơ ở các động vật mất não

Khi thân não của một động vật bị cắt ngang dưới mức giữa của cuống não nhưng hệ thống lưới ở hành não và cầu não, cũng như hệ thống nhân tiền đình còn nguyên vẹn, một tình trạng được gọi là co cứng mất não hình thành. Sự co cứng này không xảy ra ở tất cả các cơ, mà nó chỉ xảy ra ở các cơ kháng trọng lực- những cơ ở cổ, thân mình và ở phần duỗi của chi.

Nguyên nhân của sự co cứng mất não này là do các con đường từ vỏ não, nhân đỏ, và hạch nền tới các nhân lưới hành não bị cắt đứt. Thiếu các tín hiệu đầu vào mạnh mẽ từ các vùng trên, hệ thống lưới ở hành não trở nên không hoạt động, sự hoạt động quá mức của hệ thống lưới ở cầu não xảy ra, hình thành sự co cứng. Chúng ta sẽ thấy ở phần sau những nguyên nhân khác của co cứng xảy ra ở các bệnh lí thần kinh vận động khác, đặc biệt là tổn thương hạch nền.