Vùng tiền vận động: chức năng vận động của vỏ não và thân não

Đa số các vận động có ý thức khởi phát từ vỏ não được hình thành khi vỏ não hoạt hóa các chương trình được tích hợp trong các khu vực của não dưới - tủy sống, thân não, hạch nền, và tiểu não. Những trung tâm ở dưới thấp này, đến lượt mình, gửi các tín hiệu chi phối tới các cơ.

Tuy nhiên, ở một số ít dạng vận động, vỏ não có con đường gần như trực tiếp tới các neuron vận động vùng trước của tủy sống, bỏ qua một vài trung tâm kể trên.

Hình. Các khu vực chức năng vận động và cảm giác của vỏ não. Các số 4, 5, 6 và 7 là vùng vỏ não theo cách của Brodmann.

Hình biểu diễn nhưng vùng chức năng của vỏ não. Phía trước rãnh trung tâm, chiếm khoảng 1/3 sau của thùy trán, là vỏ não vận động. Phía sau rãnh trung tâm là vỏ não cảm giác thân thể, nơi gửi nhiều tin hiệu khởi phát vận động đến vỏ não vận động.

Vỏ não vận động được chia làm 3 vùng nhỏ, mỗi vùng lại có bản đồ hình chiếu riêng cho các nhóm cơ và có những chức năng riêng biệt: (1) vùng vận động sơ cấp (primary motor cortex); (2) vùng tiền vận động (premotor area), (3) vùng vận động bổ sung (supplementary motor area).

Vùng tiền vận động nằm trước vùng vận động sơ cấp 1-3 cm. Nó trải dài từ rãnh bên (khe Sylvia) đến khe dọc giữa, nơi nó tiếp giáp với vùng vận động bổ sung (vùng có những chức năng giống với vùng tiền vận động). Bản đồ hình chiếu của vùng vỏ não tiền vận động rất giống vùng vỏ não sơ cấp, với miệng và mặt ở bên nhất, tiếp đó lầm lượt là bàn tay, cánh tay, thân mình,và chân.

Các tín hiệu thần kinh khởi phát từ vùng tiền vận động gây nên các chương trình (phức hợp, khuôn mẫu - pattern) vận động phức tạp hơn nhiều so với những chương trình (phức hợp, khuôn mẫu) riêng biêt hình thành trong vùng vận động sơ cấp. Ví dụ như chương trình (khuôn mẫu) tạo nên tư thế của vai và cánh tay để định hướng cho bàn tay thực hiện được các chức năng cụ thể. Muốn làm được điều đó, đầu tiên, phần trước nhất của vùng tiền vận động hình thành một “hình ảnh vận động” (motor image) của toàn bộ các cử động cơ sắp được thực hiện. Tiếp theo, ở phần sau của vùng tiền vận động, hình ảnh này kích thích các chương trình vận động cơ cần để đạt được hình ảnh đó. Phần này gửi các tín hiệu tới vùng vận động sơ cấp để kích thích các cơ nhất định bằng con đường trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua hạch nền và đồi thị.

Một nhóm các neuron đặc biệt được gọi là các “neuron phản chiếu” (mirror neurons) được hoạt hóa khi một người thực hiện một hành động nhất định hoặc khi người đó quan sát một hành động tương tự được thực hiện bởi người khác. Bởi vậy, sự hoạt hóa của những neuron này phản chiếu lại hành động của người khác như thể người quan sát đang thực hiện hành động cụ thể đó.

Những nghiên cứu hình ảnh về não bộ chỉ ra rằng các neuron này chuyển những biểu tượng cảm giác của các hành động vốn được hình thành qua việc nghe và quan sát thành những biểu tượng vận động của các hành động đó. Nhiều nhà sinh lí học thần kinh tin rằng những neuron phản chiếu này có thể có vai trò quan trọng trong việc nhận thức được các hành động của người khác và trong việc học tập các kĩ năng mới thông qua sự bắt chước.

Do đó, vùng tiền vận động, hạch nền, đồi thị và vùng vỏ não vận động sơ cấp cấu thành một phức hợp thống nhất chi phối những cử động phức tạp đòi hỏi sự phối hợp của nhiều cơ.