فیزیولوژی پزشکی گایتون و هال؛ نقش مخچه و هسته های قاعده‌ای بر کنترل حرکت

---

---

---

---

In addition to areas in the cerebral cortex that stimulate muscle contraction, two other brain structures are essential for normal motor function-the cerebellum and the basal ganglia. Neither of these structures can control muscle function by itself. Instead, these structures always function in association with other systems of motor control.

علاوه بر مناطقی در قشر مغز که انقباض عضلانی را تحریک می‌کنند، دو ساختار دیگر مغز برای عملکرد طبیعی حرکتی ضروری هستند – مخچه و عقده‌های قاعده‌ای. هیچ یک از این ساختارها نمی‌توانند عملکرد ماهیچه‌ها را به تنهایی کنترل کنند. در عوض، این ساختارها همیشه در ارتباط با سایر سیستم‌های کنترل موتور عمل می‌کنند.

The cerebellum plays major roles in timing of motor activities and in rapid, smooth progression from one muscle movement to the next. It also helps control the intensity of muscle contraction when the muscle load changes and controls the necessary instantaneous inter- play between agonist and antagonist muscle groups.

مخچه نقش عمده‌ای در زمان‌بندی فعالیت‌های حرکتی و پیشرفت سریع و هموار از یک حرکت ماهیچه‌ای به حرکت دیگر ایفا می‌کند. همچنین به کنترل شدت انقباض عضلانی در هنگام تغییر بار عضلانی کمک می‌کند و تعامل آنی لازم بین گروه‌های عضلانی آگونیست و آنتاگونیست را کنترل می‌کند.

The basal ganglia help plan and control complex pat- terns of muscle movement. They control relative intensities of the separate movements, directions of movements, and sequencing of multiple successive and parallel movements to achieve specific complicated motor goals. This chapter explains the basic functions of the cerebellum and basal ganglia and discusses the overall brain mechanisms for achieving intricate coordination of total motor activity.

عقده‌های قاعده ای به برنامه ریزی و کنترل الگوهای پیچیده حرکت عضلات کمک می‌کنند. آنها شدت نسبی حرکات جداگانه، جهت حرکات، و توالی چندین حرکت متوالی و موازی را برای دستیابی به اهداف حرکتی پیچیده خاص کنترل می‌کنند. این فصل عملکردهای اساسی مخچه و عقده‌های قاعده ای را توضیح می‌دهد و مکانیسم‌های کلی مغز برای دستیابی به هماهنگی پیچیده فعالیت حرکتی کل را مورد بحث قرار می‌دهد.

THE CEREBELLUM AND ITS MOTOR FUNCTIONS

The cerebellum, illustrated in Figures 57-1 and 57-2, has long been called a silent area of the brain, principally because electrical excitation of the cerebellum does not cause any conscious sensation and rarely causes any motor movement. Removal of the cerebellum, however, causes body movements to become highly abnormal. The cerebellum is especially vital during rapid muscular activities such as running, typing, playing the piano, and even talking. Loss of this area of the brain can cause almost total lack of coordination of these activities, even though its loss does not cause paralysis of any muscles.

مخچه و عملکردهای حرکتی آن

مخچه، که در شکل‌های ۵۷-۱ و ۵۷-۲ نشان داده شده است، مدت‌هاست که ناحیه‌ای از مغز نامیده می‌شود که عمدتاً به این دلیل است که تحریک الکتریکی مخچه هیچ احساس آگاهانه‌ای ایجاد نمی‌کند و به ندرت باعث ایجاد حرکت حرکتی می‌شود. با این حال، برداشتن مخچه باعث می‌شود که حرکات بدن بسیار غیر طبیعی شود. مخچه به ویژه در طول فعالیت‌های عضلانی سریع مانند دویدن، تایپ کردن، نواختن پیانو و حتی صحبت کردن بسیار حیاتی است. از دست دادن این ناحیه از مغز می‌تواند باعث عدم هماهنگی تقریباً کامل این فعالیت‌ها شود، حتی اگر از دست دادن آن باعث فلج هیچ ماهیچه ای نشود.

How can the cerebellum be so important when it has no direct ability to cause muscle contraction? The answer is that it helps sequence and monitor motor activities and makes corrective adjustments while activities are being executed so that they will conform to the motor signals directed by the cerebral motor cortex and other parts of the brain.

وقتی مخچه هیچ توانایی مستقیمی‌برای ایجاد انقباض عضلانی ندارد چگونه می‌تواند اینقدر مهم باشد؟ پاسخ این است که به ترتیب و نظارت بر فعالیت‌های حرکتی کمک می‌کند و تنظیمات اصلاحی را در حین انجام فعالیت‌ها انجام می‌دهد تا با سیگنال‌های حرکتی هدایت شده توسط قشر حرکتی مغز و سایر قسمت‌های مغز مطابقت داشته باشند.

The cerebellum receives continuously updated information about the desired sequence of muscle contractions from the brain motor control areas; it also receives continuous sensory information from the peripheral parts of the body, giving sequential changes in the status of each part of the body-its position, rate of movement, forces acting on it, and so forth. The cerebellum then compares the actual movements as depicted by the peripheral sensory feedback information with the movements intended by the motor system. If the two do not compare favorably, then instantaneous subconscious corrective signals are transmitted back into the motor system to increase or decrease the levels of activation of specific muscles.

مخچه به طور مداوم اطلاعات به روز شده در مورد دنباله مورد نظر انقباضات عضلانی را از مناطق کنترل حرکت مغز دریافت می‌کند. همچنین اطلاعات حسی پیوسته را از قسمت‌های پیرامونی بدن دریافت می‌کند و تغییرات متوالی در وضعیت هر قسمت از بدن – موقعیت آن، سرعت حرکت، نیروهای وارد بر آن و غیره ایجاد می‌کند. سپس مخچه حرکات واقعی را که توسط اطلاعات بازخورد حسی محیطی نشان داده شده است با حرکات مورد نظر سیستم حرکتی مقایسه می‌کند. اگر این دو به طور مطلوب با هم مقایسه نشوند، سیگنال‌های اصلاحی ناخودآگاه آنی به سیستم حرکتی برای افزایش یا کاهش سطوح فعال‌سازی عضلات خاص منتقل می‌شوند.

The cerebellum also aids the cerebral cortex in planning the next sequential movement a fraction of a second in advance while the current movement is still being executed, thus helping the person to progress smoothly from one movement to the next. Also, it learns by its mistakes. If a movement does not occur exactly as intended, the cerebellar circuit learns to make a stronger or weaker movement the next time. To make this adjustment, changes occur in the excitability of appropriate cerebellar neurons, thus bringing subsequent muscle contractions into better correspondence with the intended movements.

مخچه همچنین به قشر مخ کمک می‌کند تا حرکت متوالی بعدی را کسری از ثانیه قبل برنامه ریزی کند، در حالی که حرکت فعلی هنوز در حال انجام است، بنابراین به فرد کمک می‌کند تا به آرامی‌از یک حرکت به حرکت دیگر پیشرفت کند. همچنین از اشتباهاتش یاد می‌گیرد. اگر حرکتی دقیقاً همانطور که در نظر گرفته شده اتفاق نیفتد، مدار مخچه یاد می‌گیرد که دفعه بعد حرکت قوی‌تر یا ضعیف‌تری انجام دهد. برای انجام این تنظیم، تغییراتی در تحریک پذیری نورون‌های مخچه مناسب رخ می‌دهد، بنابراین انقباضات بعدی ماهیچه‌ها با حرکات مورد نظر مطابقت بهتری دارند.

Anatomical and Functional Areas of the Cerebellum

Anatomically, the cerebellum is divided into three lobes by two deep fissures, as shown in Figures 57-1 and 57-2: (1) the anterior lobe, (2) the posterior lobe, and (3) the flocculo- nodular lobe. The flocculonodular lobe is the oldest portion of the cerebellum; it developed along with (and functions with) the vestibular system in controlling body equilibrium, as discussed in Chapter 56.

نواحی تشریحی و عملکردی مخچه

از نظر تشریحی، مخچه توسط دو شکاف عمیق به سه لوب تقسیم می‌شود، همانطور که در شکل‌های ۵۷-۱ و ۵۷-۲ نشان داده شده است: (۱) لوب قدامی، (۲) لوب خلفی، و (۳) لوب لخته گرهی. لوب فلوکولونودولار قدیمی‌ترین قسمت مخچه است. همانطور که در فصل ۵۶ مورد بحث قرار گرفت، همراه با سیستم دهلیزی در کنترل تعادل بدن توسعه یافت (و با آن کار کرد).

Longitudinal Functional Divisions of the Anterior and Posterior Lobes. From a functional point of view, the anterior and posterior lobes are organized not by lobes but along the longitudinal axis, as demonstrated in Figure 57- 2, which shows a posterior view of the human cerebellum after the lower end of the posterior cerebellum has been rolled downward from its normally hidden position. Note, down the center of the cerebellum, a narrow band called the vermis, which is separated from the remainder of the cerebellum by shallow grooves. Most cerebellar control functions for muscle movements of the axial body, neck, shoulders, and hips are located in this area.

تقسیمات عملکردی طولی لوب‌های قدامی‌و خلفی. از نقطه نظر عملکردی، لوب‌های قدامی‌و خلفی نه توسط لوب‌ها، بلکه در امتداد محور طولی سازماندهی می‌شوند، همانطور که در شکل ۵۷-۲ نشان داده شده است، که نمای خلفی مخچه انسان را پس از غلتیدن انتهای پایینی مخچه خلفی از موقعیت معمولی پنهان خود به سمت پایین نشان می‌دهد. توجه داشته باشید، در پایین مرکز مخچه، نوار باریکی به نام ورمیس وجود دارد که توسط شیارهای کم عمق از بقیه مخچه جدا می‌شود. اکثر عملکردهای کنترل مخچه برای حرکات ماهیچه ای بدن محوری، گردن، شانه‌ها و باسن در این ناحیه قرار دارند.

To each side of the vermis is a large, laterally protruding cerebellar hemisphere; each of these hemispheres is divided into an intermediate zone and a lateral zone. The intermediate zone of the hemisphere is concerned with controlling muscle contractions in the distal portions of the upper and lower limbs, especially the hands, fingers, feet, and toes. The lateral zone of the hemisphere operates at a much more remote level because this area joins with the cerebral cortex in the overall planning of sequential motor movements. Without this lateral zone, most discrete motor activities of the body lose their appropriate timing and sequencing and therefore become uncoordinated, as we discuss more fully later in this chapter.

در هر طرف ورمیس یک نیمکره مخچه بزرگ و بیرون زده وجود دارد. هر یک از این نیمکره‌ها به یک منطقه میانی و یک منطقه جانبی تقسیم می‌شوند. منطقه میانی نیمکره مربوط به کنترل انقباضات ماهیچه ای در قسمت‌های انتهایی اندام‌های فوقانی و تحتانی، به ویژه دست‌ها، انگشتان دست، پاها و انگشتان پا است. ناحیه جانبی نیمکره در سطح بسیار دورتری عمل می‌کند زیرا این ناحیه در برنامه ریزی کلی حرکات متوالی حرکتی به قشر مغز می‌پیوندد. بدون این ناحیه جانبی، بیشتر فعالیت‌های حرکتی گسسته بدن زمان‌بندی و توالی مناسب خود را از دست می‌دهند و بنابراین ناهماهنگ می‌شوند، همانطور که در ادامه این فصل به طور کامل‌تر بحث می‌کنیم.

Figure 57-1 Anatomical lobes of the cerebellum as seen from the lateral side.

شکل ۵۷-۱ لوب‌های تشریحی مخچه که از سمت جانبی دیده می‌شود.

Figure 57-2 Functional parts of the cerebellum as seen from the posteroinferior view, with the inferiormost portion of the cerebellum rolled outward to flatten the surface.

شکل ۵۷-۲ بخش‌های عملکردی مخچه که از نمای خلفی تحتانی دیده می‌شود، با پایین‌ترین بخش مخچه به سمت بیرون غلت می‌خورد تا سطح را صاف کند.

Figure 57-3 Somatosensory projection areas in the cerebellar cortex.

شکل ۵۷-۳ نواحی برآمدگی حسی تنی در قشر مخچه.

Topographical Representation of the Body in the Ver- mis and Intermediate Zones. In the same manner that the cerebral sensory cortex, motor cortex, basal ganglia, red nuclei, and reticular formation all have topographical representations of the different parts of the body, so does the vermis and intermediate zones of the cerebellum. Figure 57-3 shows two such representations. Note that the axial portions of the body lie in the vermis part of the cerebellum, whereas the limbs and facial regions lie in the intermediate zones. These topographical representations receive afferent nerve signals from all the respective parts of the body, as well as from corresponding topographical motor areas in the cerebral cortex and brain stem. In turn, they send motor signals back to the same respective topographical areas of the cerebral motor cortex, as well as to topo- graphical areas of the red nucleus and reticular formation in the brain stem.

بازنمایی توپوگرافیک بدن در نواحی ورمیس و میانی. همانطور که قشر حسی مغز، قشر حرکتی، عقده‌های قاعده‌ای، هسته‌های قرمز و تشکیل شبکه‌ای همگی نمایش توپوگرافی از قسمت‌های مختلف بدن دارند، ورمیس و نواحی میانی مخچه نیز چنین هستند. شکل ۵۷-۳ دو نمایش از این قبیل را نشان می‌دهد. توجه داشته باشید که قسمت‌های محوری بدن در قسمت ورمیس مخچه قرار دارند، در حالی که اندام‌ها و نواحی صورت در مناطق میانی قرار دارند. این نمایش‌های توپوگرافی سیگنال‌های عصبی آوران را از تمام قسمت‌های مربوطه بدن و همچنین از نواحی حرکتی توپوگرافیک مربوطه در قشر مغز و ساقه مغز دریافت می‌کنند. به نوبه خود، سیگنال‌های حرکتی را به همان مناطق توپوگرافی مربوطه قشر حرکتی مغز و همچنین به مناطق توپوگرافی هسته قرمز و تشکیل شبکه در ساقه مغز ارسال می‌کنند.

Note that the large lateral portions of the cerebellar hemispheres do not have topographical representations of the body. These areas of the cerebellum receive in- put signals almost exclusively from the cerebral cortex, especially the premotor areas of the frontal cortex, and from the somatosensory and other sensory association areas of the parietal cortex. This connectivity with the cerebral cortex allows the lateral portions of the cerebellar hemispheres to play important roles in planning and coordinating the body’s rapid sequential muscular activities that occur one after another within fractions of a second.

توجه داشته باشید که بخش‌های جانبی بزرگ نیمکره‌های مخچه نمایش توپوگرافی بدن را ندارند. این نواحی مخچه سیگنال‌های ورودی را تقریباً منحصراً از قشر مخ، به‌ویژه نواحی پیش حرکتی قشر فرونتال، و از قسمت‌های حسی تنی و سایر نواحی ارتباط حسی قشر جداری دریافت می‌کنند. این ارتباط با قشر مخ به بخش‌های جانبی نیمکره‌های مخچه اجازه می‌دهد تا نقش مهمی‌در برنامه‌ریزی و هماهنگی فعالیت‌های عضلانی متوالی سریع بدن که یکی پس از دیگری در کسری از ثانیه رخ می‌دهند، ایفا کنند.

Neuronal Circuit of the Cerebellum

The human cerebellar cortex is actually a large folded sheet, about 17 centimeters wide by 120 centimeters long, with the folds lying crosswise, as shown in Figures 57-2 and 57-3. Each fold is called a folium. Lying deep beneath the folded mass of cerebellar cortex are deep cerebellar nuclei.
Input Pathways to the Cerebellum

مدار عصبی مخچه

قشر مخچه انسان در واقع یک ورقه چین خورده بزرگ به عرض حدود ۱۷ سانتی متر در طول ۱۲۰ سانتی متر است که چین‌ها به صورت متقاطع قرار دارند، همانطور که در شکل‌های ۵۷-۲ و ۵۷-۳ نشان داده شده است. به هر چین، فولیوم می‌گویند. در اعماق زیر توده چین خورده قشر مخچه هسته‌های عمیق مخچه قرار دارند.
مسیرهای ورودی به مخچه

Afferent Pathways From Other Parts of the Brain. The basic input pathways to the cerebellum are shown in Figure 57-4. An extensive and important afferent pathway is the corticopontocerebellar pathway, which originates in the cerebral motor and premotor cortices and also in the cerebral somatosensory cortex. It passes by way of the pontile nuclei and pontocerebellar tracts mainly to the lateral divisions of the cerebellar hemispheres on the opposite side of the brain from the cerebral areas.

مسیرهای آوران از سایر قسمت‌های مغز. مسیرهای ورودی اصلی به مخچه در شکل ۵۷-۴ نشان داده شده است. یک مسیر آوران گسترده و مهم، مسیر کورتیکوپونتوسربلار است که از قشرهای حرکتی و پیش حرکتی مغز و همچنین در قشر حسی تنی مغز منشا می‌گیرد. از طریق هسته‌های پونتیل و مجاری پانتو مخچه عمدتاً به بخش‌های جانبی نیمکره‌های مخچه در سمت مخالف مغز از نواحی مغزی می‌گذرد.

In addition, important afferent tracts originate in each side of the brain stem. These tracts include the following: (1) an extensive olivocerebellar tract, which passes from the inferior olive to all parts of the cerebellum and is excited in the olive by fibers from the cerebral motor cortex, basal ganglia, widespread areas of the reticular formation, and spinal cord; (2) vestibulocerebellar fibers, some of which originate in the vestibular apparatus itself and others from the brain stem vestibular nuclei, with almost all of these fibers terminating in the flocculonodular lobe and fastigial nucleus of the cerebellum; and (3) reticulocerebellar fibers, which originate in different portions of the brain stem reticular formation and terminate in the midline cerebellar areas (mainly in the vermis).

علاوه بر این، مجاری آوران مهم از هر طرف ساقه مغز منشا می‌گیرند. این مجاری شامل موارد زیر است: (۱) یک دستگاه زیتون مخچه وسیع که از زیتون تحتانی به تمام قسمت‌های مخچه می‌گذرد و در زیتون توسط فیبرهای قشر حرکتی مغز، عقده‌های قاعده ای، نواحی گسترده تشکیل شبکه و نخاع تحریک می‌شود. (۲) الیاف دهلیزی، که برخی از آنها در خود دستگاه دهلیزی و برخی دیگر از هسته‌های دهلیزی ساقه مغز منشأ می‌گیرند، که تقریباً همه این رشته‌ها به لوب فلوکولونودولار و هسته فاستژیال مخچه ختم می‌شوند. و (۳) الیاف رتیکولوسربلار، که در بخش‌های مختلف تشکیل شبکه‌ای ساقه مغز سرچشمه می‌گیرند و به نواحی مخچه خط وسط (عمدتاً در ورمیس) ختم می‌شوند.

Figure 57-4 Principal afferent tracts to the cerebellum.

شکل ۵۷-۴ مجاری آوران اصلی به مخچه.

Afferent Pathways From the Periphery. The cerebellum also receives important sensory signals directly from the peripheral parts of the body, mainly through four tracts on each side, two of which are located dorsally in the cord and two ventrally. The two most important of these tracts are shown in Figure 57-5, the dorsal spinocerebellar tract and the ventral spinocerebellar tract. The dorsal tract enters the cerebellum through the inferior cerebellar peduncle and terminates in the vermis and intermediate zones of the cerebellum on the same side as its origin. The ventral tract enters the cerebellum through the superior cerebellar peduncle, but it terminates in both sides of the cerebellum.

مسیرهای آوران از پیرامون. مخچه همچنین سیگنال‌های حسی مهمی‌را مستقیماً از قسمت‌های محیطی بدن، عمدتاً از طریق چهار راه در هر طرف دریافت می‌کند، که دو تای آن‌ها به صورت پشتی در نخاع و دو تای شکمی‌قرار دارند. دو مهم ترین این مسیرها در شکل ۵۷-۵ نشان داده شده اند که عبارتند از: دستگاه خار مخچه پشتی و دستگاه خار مخچه شکمی. مجرای پشتی از طریق دمپایی مخچه تحتانی وارد مخچه می‌شود و به ورمیس و نواحی میانی مخچه در همان سمت منشا ختم می‌شود. مجرای شکمی‌از طریق پدانکل مخچه فوقانی وارد مخچه می‌شود، اما به دو طرف مخچه ختم می‌شود.

The signals transmitted in the dorsal spinocerebellar tracts come mainly from the muscle spindles and to a lesser extent from other somatic receptors throughout the body, such as Golgi tendon organs, large tactile receptors of the skin, and joint receptors. All these signals apprise the cerebellum of the momentary status of (1) muscle contraction, (2) degree of tension on the muscle tendons, (3) positions and rates of movement of the parts of the body, and (4) forces acting on the surfaces of the body.

سیگنال‌های منتقل شده در مسیرهای نخاعی مخچه پشتی عمدتاً از دوک‌های عضلانی و به میزان کمتری از سایر گیرنده‌های بدنی در سراسر بدن مانند اندام‌های تاندون گلژی، گیرنده‌های لمسی بزرگ پوست و گیرنده‌های مفصلی می‌آیند. همه این سیگنال‌ها مخچه را از وضعیت لحظه ای (۱) انقباض عضلانی، (۲) درجه کشش روی تاندون‌های عضلانی، (۳) موقعیت‌ها و سرعت حرکت قسمت‌های بدن، و (۴) نیروهای وارد بر سطوح بدن مطلع می‌کنند.

The ventral spinocerebellar tracts receive much less information from the peripheral receptors. Instead, they are excited mainly by motor signals arriving in the anterior horns of the spinal cord from (1) the brain through the corticospinal and rubrospinal tracts and (2) the in- ternal motor pattern generators in the cord itself. Thus, this ventral fiber pathway tells the cerebellum which motor signals have arrived at the anterior horns; this feedback is called the efference copy of the anterior horn motor drive.

مجاری نخاعی مخچه شکمی‌اطلاعات بسیار کمتری را از گیرنده‌های محیطی دریافت می‌کنند. درعوض، آنها عمدتاً توسط سیگنال‌های حرکتی که از (۱) مغز از طریق مجاری قشر نخاعی و روبرو نخاعی و (۲) ژنراتورهای الگوی حرکتی داخلی در خود طناب به شاخ‌های قدامی‌نخاع می‌رسند، برانگیخته می‌شوند. بنابراین، این مسیر فیبر شکمی‌به مخچه می‌گوید که کدام سیگنال‌های حرکتی به شاخ‌های قدامی‌رسیده است. این بازخورد، کپی مرجع درایو موتور بوق قدامی‌نامیده می‌شود.

The spinocerebellar pathways can transmit impulses at velocities up to 120 m/sec, which is the most rapid con- duction in any pathway in the central nervous system. This speed is important for instantaneous apprisal of the cerebellum of changes in peripheral muscle actions.

مسیرهای مخچه نخاعی می‌توانند تکانه‌ها را با سرعتی تا ۱۲۰ متر بر ثانیه منتقل کنند که سریع ترین رسانش در هر مسیری در سیستم عصبی مرکزی است. این سرعت برای آگاهی لحظه ای مخچه از تغییرات در اعمال عضلات محیطی مهم است.

In addition to signals from the spinocerebellar tracts, signals are transmitted into the cerebellum from the body periphery through the spinal dorsal columns to the dorsal column nuclei of the medulla and are then relayed to the cerebellum. Likewise, signals are transmitted up the spinal cord through the spinoreticular pathway to the reticular formation of the brain stem and also through the spinoolivary pathway to the inferior olivary nucleus. Signals are then relayed from both of these areas to the cerebellum. Thus, the cerebellum continually collects information about the movements and positions of all parts of the body even though it is operating at a subconscious level.

علاوه بر سیگنال‌های دستگاه‌های مخچه نخاعی، سیگنال‌ها از اطراف بدن از طریق ستون‌های پشتی نخاعی به هسته‌های ستون پشتی مدولا به مخچه منتقل می‌شوند و سپس به مخچه منتقل می‌شوند. به همین ترتیب، سیگنال‌ها از طریق مسیر اسپینورتیکولی به سمت تشکیل شبکه‌ای ساقه مغز و همچنین از طریق مسیر نخاعی به هسته زیتونی تحتانی به نخاع منتقل می‌شوند. سپس سیگنال‌ها از هر دو ناحیه به مخچه ارسال می‌شوند. بنابراین، مخچه به طور مداوم اطلاعات مربوط به حرکات و موقعیت‌های تمام قسمت‌های بدن را جمع آوری می‌کند، حتی اگر در سطح ناخودآگاه کار می‌کند.

Figure 57-5 Spinocerebellar tracts.

شکل ۵۷-۵ مسیرهای نخاعی مخچه.

Figure 57-6 Principal efferent tracts from the cerebellum.

شکل ۵۷-۶ مجاری وابران اصلی از مخچه.

Output Signals From the Cerebellum

Deep Cerebellar Nuclei and the Efferent Pathways. Located deep in the cerebellar mass on each side are three deep cerebellar nuclei-the dentate, interposed, and fastigial. (The vestibular nuclei in the medulla also function in some respects as if they were deep cerebellar nuclei because of their direct connections with the cortex of the flocculonodular lobe.) All the deep cerebellar nuclei receive signals from two sources: (1) the cerebellar cortex and (2) the deep sensory afferent tracts to the cerebellum.

سیگنال‌های خروجی از مخچه

هسته‌های عمیق مخچه و مسیرهای وابران. در اعماق توده مخچه در هر طرف سه هسته عمیق مخچه قرار دارد – دندانه دار، بینابینی و فاستژیال. (هسته‌های دهلیزی در بصل النخاع نیز به دلیل ارتباط مستقیم با قشر لوب فلوکولونودولار، از برخی جهات به‌گونه‌ای عمل می‌کنند که گویی هسته‌های عمیق مخچه هستند.) همه هسته‌های عمیق مخچه سیگنال‌هایی را از دو منبع دریافت می‌کنند: (۱) قشر مخچه و (۲) مغز حسی عمیق به آوران مخچه.

Each time an input signal arrives in the cerebellum, it divides and goes in two directions: (1) directly to one of the cerebellar deep nuclei and (2) to a corresponding area of the cerebellar cortex overlying the deep nucleus. Then, a fraction of a second later, the cerebellar cortex relays an inhibitory output signal to the deep nucleus. Thus, all in- put signals that enter the cerebellum eventually end in the deep nuclei in the form of initial excitatory signals followed a fraction of a second later by inhibitory signals. From the deep nuclei, output signals leave the cerebellum and are distributed to other parts of the brain.

هر بار که یک سیگنال ورودی به مخچه می‌رسد، تقسیم می‌شود و در دو جهت می‌رود: (۱) مستقیماً به یکی از هسته‌های عمیق مخچه و (۲) به ناحیه مربوطه از قشر مخچه که روی هسته عمیق قرار دارد. سپس، کسری از ثانیه بعد، قشر مخچه یک سیگنال خروجی مهاری را به هسته عمیق رله می‌کند. بنابراین، تمام سیگنال‌های ورودی که وارد مخچه می‌شوند، در نهایت به شکل سیگنال‌های تحریکی اولیه به هسته‌های عمیق ختم می‌شوند و پس از کسری از ثانیه سیگنال‌های بازدارنده می‌شوند. از هسته‌های عمیق، سیگنال‌های خروجی از مخچه خارج می‌شوند و به قسمت‌های دیگر مغز توزیع می‌شوند.

The general plan of the major efferent pathways leading out of the cerebellum is shown in Figure 57-6 and consists of the following pathways:

طرح کلی مسیرهای اصلی وابران منتهی به خارج از مخچه در شکل ۵۷-۶ نشان داده شده است و از مسیرهای زیر تشکیل شده است:

۱. A pathway that originates in the midline structures of the cerebellum (the vermis) and then passes through the fastigial nuclei into the medullary and pontile regions of the brain stem. This circuit functions in close association with the equilibrium apparatus and brain stem vestibular nuclei to control equilibrium, as well as in as- sociation with the reticular formation of the brain stem to control the postural attitudes of the body. It was dis- cussed in detail in Chapter 56 in relation to equilibrium.
2. A pathway that originates in (1) the intermediate zone of the cerebellar hemisphere and then passes through (2) the interposed nucleus to (3) the ventrolateral and ventroanterior nuclei of the thalamus and then to (4) the cerebral cortex to (5) several midline structures of the thalamus and then to (6) the basal ganglia and (7) the red nucleus and reticular formation of the upper portion of the brain stem. This complex circuit mainly helps coordinate the reciprocal contractions of agonist and antagonist muscles in the peripheral portions of the limbs, especially in the hands, fingers, and thumbs.
3. A pathway that begins in the cerebellar cortex of the lateral zone of the cerebellar hemisphere and then passes to the dentate nucleus, next to the ventrolateral and ventroanterior nuclei of the thalamus, and, finally, to the cerebral cortex. This pathway plays an important role in helping coordinate sequential motor activities initiated by the cerebral cortex.

۱. مسیری که از ساختارهای خط میانی مخچه (ورمیس) سرچشمه می‌گیرد و سپس از طریق هسته‌های فاستیژال به نواحی مدولاری و پونتیل ساقه مغز می‌گذرد. این مدار در ارتباط نزدیک با دستگاه تعادل و هسته‌های دهلیزی ساقه مغز برای کنترل تعادل و همچنین در ارتباط با تشکیل شبکه ای ساقه مغز برای کنترل نگرش‌های وضعیتی بدن عمل می‌کند. در فصل ۵۶ در رابطه با تعادل به تفصیل مورد بحث قرار گرفت.
2. مسیری که از (۱) ناحیه میانی نیمکره مخچه سرچشمه می‌گیرد و سپس از (۲) هسته میانی به (۳) هسته بطنی جانبی و بطنی قدامی‌تالاموس و سپس به (۴) قشر مخ تا (۵) چندین ساختار خط وسطی از قاعده (۶) تالاموس و سپس ۷ تالاموس (قسمت قرمز) می‌گذرد. و تشکیل شبکه ای قسمت بالایی ساقه مغز. این مدار پیچیده عمدتاً به هماهنگ کردن انقباضات متقابل عضلات آگونیست و آنتاگونیست در بخش‌های محیطی اندام‌ها، به ویژه در دست‌ها، انگشتان دست و شست کمک می‌کند.
3. مسیری که از قشر مخچه ناحیه جانبی نیمکره مخچه شروع می‌شود و سپس به هسته دندانه دار، در کنار هسته‌های بطنی و بطنی قدامی‌تالاموس و در نهایت به قشر مخ می‌گذرد. این مسیر نقش مهمی‌در کمک به هماهنگ کردن فعالیت‌های حرکتی متوالی آغاز شده توسط قشر مغز ایفا می‌کند.

Figure 57-7 Deep nuclear cells receive excitatory and inhibitory in- puts. The left side of this figure shows the basic neuronal circuit of the cerebellum, with excitatory neurons shown in red and the Purkinje cell (an inhibitory neuron) shown in black. To the right is shown the physical relationship of the deep cerebellar nuclei to the cerebellar cortex with its three layers.

شکل ۵۷-۷ سلول‌های هسته ای عمیق ورودی‌های تحریکی و مهاری دریافت می‌کنند. سمت چپ این شکل مدار عصبی اصلی مخچه را نشان می‌دهد که نورون‌های تحریک‌کننده با رنگ قرمز و سلول پورکنژ (یک نورون بازدارنده) به رنگ سیاه نشان داده شده‌اند. در سمت راست رابطه فیزیکی هسته‌های عمیق مخچه با قشر مخچه با سه لایه آن نشان داده شده است.

FUNCTIONAL UNIT OF THE CEREBELLAR CORTEX-THE PURKINJE AND DEEP NUCLEAR CELLS

The cerebellum has about 30 million nearly identical functional units, one of which is shown to the left in Figure 57-7. This functional unit centers on a single, very large Purkinje cell and on a corresponding deep nuclear cell.

واحد عملکردی قشر مخچه – پورکینژ و سلولهای هسته ای عمیق

مخچه حدود ۳۰ میلیون واحد عملکردی تقریباً یکسان دارد که یکی از آنها در شکل ۵۷-۷ در سمت چپ نشان داده شده است. این واحد عملکردی روی یک سلول منفرد و بسیار بزرگ پورکنژ و یک سلول هسته ای عمیق مربوطه متمرکز است.

To the top and right in Figure 57-7, the three major layers of the cerebellar cortex are shown: the molecular layer, Purkinje cell layer, and granule cell layer. Beneath these cortical layers, in the center of the cerebellar mass, are the deep cerebellar nuclei that send output signals to other parts of the nervous system.

در بالا و سمت راست در شکل ۵۷-۷، سه لایه اصلی قشر مخچه نشان داده شده است: لایه مولکولی، لایه سلولی پورکنژ و لایه سلولی گرانول. در زیر این لایه‌های قشری، در مرکز توده مخچه، هسته‌های عمیق مخچه قرار دارند که سیگنال‌های خروجی را به سایر قسمت‌های سیستم عصبی ارسال می‌کنند.

Neuronal Circuit of the Functional Unit. Also shown in the left half of Figure 57-7 is the neuronal circuit of the functional unit, which is repeated with little variation 30 million times in the cerebellum. The output from the functional unit is from a deep nuclear cell. This cell is continually under both excitatory and inhibitory influences. The excitatory influences arise from direct connections with afferent fibers that enter the cerebellum from the brain or the periphery. The inhibitory influence arises entirely from the Purkinje cell in the cortex of the cerebellum.

مدار عصبی واحد عملکردی. همچنین در نیمه سمت چپ شکل ۵۷-۷، مدار عصبی واحد عملکردی نشان داده شده است که با تغییرات کمی‌۳۰ میلیون بار در مخچه تکرار می‌شود. خروجی واحد عملکردی از یک سلول هسته ای عمیق است. این سلول به طور مداوم تحت تأثیر تحریکی و مهاری قرار دارد. تأثیرات تحریکی ناشی از اتصالات مستقیم با فیبرهای آوران است که از مغز یا محیط به مخچه وارد می‌شوند. تأثیر مهاری به طور کامل از سلول پورکنژ در قشر مخچه ناشی می‌شود.

The afferent inputs to the cerebellum are mainly of two types, one called the climbing fiber type and the other called the mossy fiber type.

ورودی‌های آوران به مخچه عمدتاً دو نوع هستند، یکی نوع فیبر صعودی و دیگری نوع فیبر خزه‌ای نامیده می‌شود.

The climbing fibers all originate from the inferior olives of the medulla. There is one climbing fiber for about 5 to 10 Purkinje cells. After sending branches to several deep nuclear cells, the climbing fiber continues all the way to the outer layers of the cerebellar cortex, where it makes about 300 synapses with the soma and dendrites of each Purkinje cell. This climbing fiber is distinguished by the fact that a single impulse in it will always cause a single, prolonged (up to 1 second), peculiar type of action potential in each Purkinje cell with which it connects, beginning with a strong spike and followed by a trail of weakening secondary spikes. This action potential is called the complex spike.

الیاف کوهنوردی همگی از زیتون‌های تحتانی بصل النخاع سرچشمه می‌گیرند. یک فیبر کوهنوردی برای حدود ۵ تا ۱۰ سلول پورکنژ وجود دارد. پس از فرستادن شاخه‌ها به چندین سلول هسته‌ای عمیق، فیبر صعودی تا لایه‌های بیرونی قشر مخچه ادامه می‌یابد، جایی که حدود ۳۰۰ سیناپس با سوما و دندریت‌های هر سلول پورکنژ ایجاد می‌کند. این فیبر صعودی با این واقعیت متمایز می‌شود که یک تکانه در آن همیشه باعث ایجاد یک نوع پتانسیل عملی خاص (تا ۱ ثانیه) در هر سلول پورکنژ می‌شود که با یک سنبله قوی شروع می‌شود و دنباله ای از میخ‌های ثانویه ضعیف می‌شود. این پتانسیل عمل سنبله پیچیده نامیده می‌شود.

The mossy fibers are all the other fibers that enter the cerebellum from multiple sources the higher brain, brain stem, and spinal cord. These fibers also send collaterals to excite the deep nuclear cells. They then proceed to the granule cell layer of the cortex, where they also synapse with hundreds to thousands of granule cells. In turn, the granule cells send extremely small axons, less than 1 micrometer in diameter, up to the molecular layer on the outer surface of the cerebellar cortex. Here the axons divide into two branches that extend 1 to 2 millimeters in each direction parallel to the folia. Many millions of these parallel nerve fibers exist because there are some 500 to 1000 granule cells for every 1 Purkinje cell. It is into this molecular layer that the dendrites of the Purkinje cells project and 80,000 to 200,000 of the parallel fibers synapse with each Purkinje cell.

الیاف خزه‌ای همه رشته‌های دیگری هستند که از منابع مختلف مغز، ساقه مغز و نخاع وارد مخچه می‌شوند. این الیاف همچنین وثیقه‌هایی را برای تحریک سلول‌های هسته ای عمیق می‌فرستند. سپس به لایه سلولی گرانول قشر می‌روند، جایی که با صدها تا هزاران سلول گرانول سیناپس می‌شوند. به نوبه خود، سلول‌های گرانول آکسون‌های بسیار کوچکی با قطر کمتر از ۱ میکرومتر را تا لایه مولکولی در سطح بیرونی قشر مخچه می‌فرستند. در اینجا آکسون‌ها به دو شاخه تقسیم می‌شوند که به موازات شاخ و برگ در هر جهت ۱ تا ۲ میلی متر امتداد دارند. میلیون‌ها عدد از این رشته‌های عصبی موازی وجود دارند، زیرا به ازای هر سلول پورکنژ، ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ سلول گرانول وجود دارد. در این لایه مولکولی است که دندریت‌های سلول‌های پورکنژ بیرون می‌زند و ۸۰۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰۰ الیاف موازی با هر سلول پورکنژ سیناپس می‌شوند.

The mossy fiber input to the Purkinje cell is quite different from the climbing fiber input because the synaptic connections are weak, so large numbers of mossy fibers must be stimulated simultaneously to excite the Purkinje cell. Furthermore, activation usually takes the form of a much weaker, short-duration Purkinje cell action potential called a simple spike, rather than the prolonged com- plex action potential caused by climbing fiber input.

ورودی فیبر خزه ای به سلول پورکنژ کاملاً با ورودی فیبر صعودی متفاوت است زیرا اتصالات سیناپسی ضعیف هستند، بنابراین تعداد زیادی الیاف خزه باید به طور همزمان تحریک شوند تا سلول پورکنژ را تحریک کنند. علاوه بر این، فعال‌سازی معمولاً به‌جای پتانسیل عمل پیچیده طولانی‌مدت ناشی از ورودی فیبر بالا، به شکل یک پتانسیل عمل سلول پورکنژ بسیار ضعیف‌تر و کوتاه‌مدت به نام یک سنبله ساده است.

Purkinje Cells and Deep Nuclear Cells Fire Continuously Under Normal Resting Conditions. One characteristic of both Purkinje cells and deep nuclear cells is that normally both of them fire continuously; the Purkinje cell fires at about 50 to 100 action potentials per second, and the deep nuclear cells fire at much higher rates. Further- more, the output activity of both these cells can be modulated upward or downward.

سلول‌های پورکنژ و سلول‌های هسته ای عمیق به طور مداوم در شرایط استراحت عادی شلیک می‌کنند. یکی از ویژگی‌های سلول‌های پورکنژ و سلول‌های هسته ای عمیق این است که به طور معمول هر دو به طور مداوم شلیک می‌کنند. سلول پورکنژ در حدود ۵۰ تا ۱۰۰ پتانسیل عمل در ثانیه شلیک می‌کند و سلول‌های هسته ای عمیق با سرعت بسیار بالاتری شلیک می‌کنند. علاوه بر این، فعالیت خروجی هر دو این سلول‌ها را می‌توان به سمت بالا یا پایین مدوله کرد.

Balance Between Excitation and Inhibition at the Deep Cerebellar Nuclei. Referring again to the circuit of Figure 57-7, note that direct stimulation of the deep nuclear cells by both the climbing and the mossy fibers ex- cites them. By contrast, signals arriving from the Purkinje cells inhibit them. Normally, the balance between these two effects is slightly in favor of excitation so that under quiet conditions, output from the deep nuclear cell re- mains relatively constant at a moderate level of continuous stimulation.

تعادل بین تحریک و بازداری در هسته‌های عمیق مخچه. با اشاره مجدد به مدار شکل ۵۷-۷، توجه داشته باشید که تحریک مستقیم سلول‌های هسته ای عمیق توسط الیاف کوهنوردی و خزه ای آنها را تحریک می‌کند. در مقابل، سیگنال‌هایی که از سلول‌های پورکنژ می‌رسند، آنها را مهار می‌کنند. به طور معمول، تعادل بین این دو اثر کمی‌به نفع برانگیختگی است، به طوری که در شرایط آرام، خروجی از سلول هسته ای عمیق در سطح متوسطی از تحریک مداوم نسبتاً ثابت می‌ماند.

In execution of a rapid motor movement, the initiating signal from the cerebral motor cortex or brain stem at first greatly increases deep nuclear cell excitation. Then, another few milliseconds later, feedback inhibitory signals from the Purkinje cell circuit arrive. In this way, there is first a rapid excitatory signal sent by the deep nuclear cells into the motor output pathway to enhance the motor movement, followed within another small fraction of a second by an inhibitory signal. This inhibitory signal resembles a “delay line” negative feedback signal of the type that is effective in providing damping. That is, when the motor system is excited, a negative feedback signal occurs after a short delay to stop the muscle movement from overshooting its mark. Otherwise, oscillation of the movement would occur.

در اجرای یک حرکت سریع حرکتی، سیگنال شروع کننده از قشر حرکتی مغز یا ساقه مغز در ابتدا تحریک عمیق سلول‌های هسته ای را به شدت افزایش می‌دهد. سپس، چند میلی ثانیه بعد، سیگنال‌های بازدارنده بازخوردی از مدار سلول پورکنژ می‌رسد. به این ترتیب، ابتدا یک سیگنال تحریکی سریع توسط سلول‌های هسته‌ای عمیق به مسیر خروجی موتور ارسال می‌شود تا حرکت موتور را تقویت کند، سپس در کسری کوچک دیگر از ثانیه توسط یک سیگنال بازدارنده ارسال می‌شود. این سیگنال بازدارنده شبیه یک سیگنال بازخورد منفی “خط تاخیر” از نوعی است که در تامین میرایی موثر است. یعنی زمانی که سیستم حرکتی برانگیخته می‌شود، پس از یک تاخیر کوتاه، یک سیگنال بازخورد منفی رخ می‌دهد تا حرکت عضله از بیش از حد علامت خود متوقف شود. در غیر این صورت، نوسان حرکت رخ می‌دهد.

Basket Cells and Stellate Cells Cause Lateral Inhibition of Purkinje Cells in the Cerebellum. In addition to the deep nuclear cells, granule cells, and Purkinje cells, two other types of neurons are located in the cerebellum-basket cells and stellate cells, which are inhibitory cells with short axons. Both the basket cells and the stellate cells are located in the molecular layer of the cerebellar cortex, lying among and stimulated by the small parallel fibers. These cells in turn send their axons at right angles across the parallel fibers and cause lateral inhibition of adjacent Purkinje cells, thus sharpening the signal in the same manner that lateral inhibition sharpens contrast of signals in many other neuronal circuits of the nervous system.

سلول‌های سبد و سلول‌های ستاره ای باعث مهار جانبی سلول‌های پورکنژ در مخچه می‌شوند. علاوه بر سلول‌های هسته‌ای عمیق، سلول‌های گرانول و سلول‌های پورکنژ، دو نوع نورون دیگر در سلول‌های سبد مخچه و سلول‌های ستاره‌ای قرار دارند که سلول‌های بازدارنده با آکسون‌های کوتاه هستند. هم سلول‌های سبد و هم سلول‌های ستاره ای در لایه مولکولی قشر مخچه قرار دارند و در میان رشته‌های موازی کوچک قرار دارند و توسط آنها تحریک می‌شوند. این سلول‌ها به نوبه خود آکسون‌های خود را در زوایای قائم در سراسر رشته‌های موازی می‌فرستند و باعث مهار جانبی سلول‌های پورکنژ مجاور می‌شوند، بنابراین سیگنال را به همان شیوه ای که مهار جانبی کنتراست سیگنال‌ها را در بسیاری از مدارهای عصبی دیگر سیستم عصبی تشدید می‌کند، تشدید می‌کند.

Turn-On/Turn-Off and Turn-Off/Turn-On Output Signals From the Cerebellum

The typical function of the cerebellum is to help provide rapid turn-on signals for the agonist muscles and simultaneous reciprocal turn-off signals for the antagonist muscles at the onset of a movement. Then, on approaching termination of the movement, the cerebellum is mainly responsible for timing and executing the turn-off signals to the agonists and the turn-on signals to the antagonists. Although the exact details are not fully known, one can speculate from the basic cerebellar circuit of Figure 57-7 how this process might work, as follows.

سیگنال‌های خروجی روشن/خاموش و خاموش/روشن از مخچه

عملکرد معمول مخچه کمک به ارائه سیگنال‌های روشن سریع برای عضلات آگونیست و سیگنال‌های خاموش متقابل همزمان برای عضلات آنتاگونیست در شروع حرکت است. سپس، با نزدیک شدن به پایان حرکت، مخچه عمدتاً مسئول زمان‌بندی و اجرای سیگنال‌های خاموش به آگونیست‌ها و سیگنال‌های روشن به آنتاگونیست‌ها است. اگرچه جزئیات دقیق به طور کامل شناخته نشده است، می‌توان از مدار مخچه اصلی شکل ۵۷-۷ حدس زد که چگونه این فرآیند ممکن است به شرح زیر عمل کند.

Let us suppose that the turn-on/turn-off pattern of agonist/antagonist contraction at the onset of movement begins with signals from the cerebral cortex. These signals pass through noncerebellar brain stem and cord pathways directly to the agonist muscle to begin the initial contraction.

فرض کنید الگوی روشن/خاموش انقباض آگونیست/آنتاگونیست در شروع حرکت با سیگنال‌هایی از قشر مغز آغاز می‌شود. این سیگنال‌ها از طریق مسیرهای ساقه مغز و نخاع غیر مخچه ای مستقیماً به عضله آگونیست می‌روند تا انقباض اولیه را آغاز کنند.

At the same time, parallel signals are sent by way of the pontile mossy fibers into the cerebellum. One branch of each mossy fiber goes directly to deep nuclear cells in the dentate or other deep cerebellar nuclei, which instantly sends an excitatory signal back into the cerebral corticospinal motor system, either by way of return signals through the thalamus to the cerebral cortex or by way of neuronal circuitry in the brain stem, to support the muscle contraction signal that had already been begun by the cerebral cortex. As a con- sequence, the turn-on signal, after a few milliseconds, becomes even more powerful than it was at the start because it becomes the sum of both the cortical and the cerebellar signals. This effect is the normal effect when the cerebellum is intact, but in the absence of the cerebellum, the secondary extra supportive signal is missing. This cerebellar support makes the turn-on muscle contraction much stronger than it would be if the cerebellum did not exist.

در همان زمان، سیگنال‌های موازی از طریق الیاف خزه پونتیل به مخچه فرستاده می‌شود. یک شاخه از هر فیبر خزه مستقیماً به سلول‌های هسته‌ای عمیق در هسته‌های دندانه‌دار یا دیگر هسته‌های عمیق مخچه می‌رود، که فوراً یک سیگنال تحریک‌کننده را به سیستم حرکتی قشر نخاعی مغز می‌فرستد، یا از طریق سیگنال‌های برگشتی از طریق تالاموس به قشر مغز یا از طریق مدار عصبی در ساقه مغز، برای پشتیبانی از انقباض ماهیچه‌ای که قبلاً توسط ساقه مغزی صورت گرفته بود. به عنوان یک نتیجه، سیگنال روشن، پس از چند میلی ثانیه، حتی قوی تر از آنچه در ابتدا بود می‌شود، زیرا به مجموع سیگنال‌های قشری و مخچه تبدیل می‌شود. این اثر زمانی که مخچه دست نخورده است، اثر طبیعی است، اما در غیاب مخچه، سیگنال حمایتی اضافی ثانویه وجود ندارد. این حمایت از مخچه باعث می‌شود انقباض عضلانی روشن بسیار قوی تر از آن چیزی باشد که مخچه وجود نداشت.

Now, what causes the turn-off signal for the agonist muscles at the termination of the movement? Remember that all mossy fibers have a second branch that transmits signals by way of the granule cells to the cerebellar cortex and, eventually, by way of “parallel” fibers, to the Purkinje cells. The Purkinje cells in turn inhibit the deep nuclear cells. This pathway passes through some of the smallest, slowest-conducting nerve fibers in the nervous system-that is, the parallel fibers of the cerebellar cortical molecular layer, which have diameters of only a fraction of a millimeter. Also, the signals from these fibers are weak, so they require a finite period to build up enough excitation in the dendrites of the Purkinje cell to excite it. However, once the Purkinje cell is excited, it sends a strong inhibitory signal to the same deep nuclear cell that had originally turned on the movement. Therefore, this signal helps turn off the movement after a short time.

حال، چه چیزی باعث سیگنال خاموش شدن عضلات آگونیست در پایان حرکت می‌شود؟ به یاد داشته باشید که همه الیاف خزه دارای شاخه دوم هستند که سیگنال‌ها را از طریق سلول‌های گرانول به قشر مخچه و در نهایت از طریق الیاف “موازی” به سلول‌های پورکنژ منتقل می‌کند. سلول‌های پورکنژ به نوبه خود سلول‌های هسته ای عمیق را مهار می‌کنند. این مسیر از میان برخی از کوچک‌ترین و کندترین رشته‌های عصبی در سیستم عصبی می‌گذرد، یعنی رشته‌های موازی لایه مولکولی قشر مخچه، که قطر آن‌ها تنها کسری از میلی‌متر است. همچنین، سیگنال‌های این فیبرها ضعیف هستند، بنابراین برای ایجاد تحریک کافی در دندریت‌های سلول پورکنژ، به یک دوره محدود نیاز دارند تا آن را تحریک کنند. با این حال، هنگامی‌که سلول پورکنژ برانگیخته می‌شود، یک سیگنال بازدارنده قوی به همان سلول هسته ای عمیقی می‌فرستد که در ابتدا حرکت را روشن کرده بود. بنابراین، این سیگنال به خاموش کردن حرکت پس از مدت کوتاهی کمک می‌کند.

Thus, one can see how the complete cerebellar circuit could cause a rapid turn-on agonist muscle contraction at the beginning of a movement and yet also cause a precisely timed turn-off of the same agonist contraction after a given period.

بنابراین، می‌توان دید که چگونه مدار کامل مخچه می‌تواند باعث انقباض سریع عضله آگونیست روشن شونده در شروع حرکت شود و در عین حال باعث خاموش شدن دقیق زمان بندی شده همان انقباض آگونیست پس از یک دوره معین شود.

Now, let us speculate on the circuit for the antagonist muscles. Most important, remember that there are reciprocal agonist-antagonist circuits throughout the spinal cord for virtually every movement that the cord can initiate. Therefore, these circuits are part of the basis for antagonist turn-off at the onset of movement and then turn-on at termination of movement, mirroring whatever occurs in the agonist muscles. But also remember that the cerebellum contains several other types of inhibitory cells besides Purkinje cells. The functions of some of these cells are still to be determined; they, too, could play roles in the initial inhibition of the antagonist muscles at onset of a movement and subsequent excitation at the end of a movement.

حال، اجازه دهید در مورد مدار عضلات آنتاگونیست حدس بزنیم. مهمتر از همه، به یاد داشته باشید که مدارهای آگونیست-آنتاگونیست متقابل در سراسر نخاع برای تقریباً هر حرکتی که طناب می‌تواند شروع کند وجود دارد. بنابراین، این مدارها بخشی از پایه خاموش شدن آنتاگونیست در شروع حرکت و سپس روشن شدن در پایان حرکت هستند و هر آنچه را که در عضلات آگونیست رخ می‌دهد منعکس می‌کنند. اما به یاد داشته باشید که مخچه علاوه بر سلول‌های پورکنژ، حاوی چندین نوع سلول بازدارنده دیگر نیز می‌باشد. عملکرد برخی از این سلول‌ها هنوز مشخص نیست. آنها همچنین می‌توانند در مهار اولیه عضلات آنتاگونیست در شروع حرکت و تحریک بعدی در پایان حرکت نقش داشته باشند.

These mechanisms are still partly speculation. They are presented here to illustrate ways by which the cerebellum could cause exaggerated turn-on and turn-off signals, thus controlling the agonist and antagonist muscles, as well as the timing.

این مکانیسم‌ها هنوز تا حدی حدس و گمان هستند. آنها در اینجا ارائه شده‌اند تا راه‌هایی را نشان دهند که مخچه می‌تواند سیگنال‌های روشن و خاموش را اغراق‌آمیز ایجاد کند، بنابراین عضلات آگونیست و آنتاگونیست و همچنین زمان‌بندی را کنترل می‌کنند.

The Purkinje Cells “Learn” to Correct Motor Errors-Role of the Climbing Fibers

The degree to which the cerebellum supports onset and offset of muscle contractions, as well as timing of con- tractions, must be learned by the cerebellum. Typically, when a person first performs a new motor act, the degree of motor enhancement by the cerebellum at the onset of contraction, the degree of inhibition at the end of contraction, and the timing of these are almost always incorrect for precise movements. However, after the act has been performed many times, the individual events become progressively more precise, sometimes requiring only a few movements before the desired result is achieved, but at other times requiring hundreds of movements.

سلول‌های پورکنژ برای تصحیح خطاهای حرکتی “یاد می‌گیرند” – نقش الیاف صعود

میزان حمایت مخچه از شروع و جبران انقباضات عضلانی، و همچنین زمان انقباضات، باید توسط مخچه آموخته شود. به طور معمول، هنگامی‌که یک فرد برای اولین بار یک عمل حرکتی جدید را انجام می‌دهد، درجه تقویت حرکتی توسط مخچه در شروع انقباض، درجه مهار در پایان انقباض، و زمان بندی این موارد تقریباً همیشه برای حرکات دقیق نادرست است. با این حال، پس از چندین بار انجام عمل، رویدادهای فردی به تدریج دقیق تر می‌شوند، گاهی اوقات فقط به چند حرکت نیاز دارند تا نتیجه مطلوب حاصل شود، اما در زمان‌های دیگر به صدها حرکت نیاز دارند.

How do these adjustments come about? The exact answer is not known, although it is known that sensitivity levels of cerebellar circuits progressively adapt during the training process, especially the sensitivity of the Purkinje cells to respond to the granule cell excitation. Further- more, this sensitivity change is brought about by signals from the climbing fibers entering the cerebellum from the inferior olivary complex.

این تنظیمات چگونه به وجود می‌آیند؟ پاسخ دقیق مشخص نیست، اگرچه مشخص است که سطوح حساسیت مدارهای مخچه به تدریج در طول فرآیند تمرین، به ویژه حساسیت سلول‌های پورکنژ برای پاسخ به تحریک سلول‌های گرانول، سازگار می‌شوند. علاوه بر این، این تغییر حساسیت توسط سیگنال‌هایی از الیاف بالارونده که از مجتمع زیتون تحتانی وارد مخچه می‌شوند، ایجاد می‌شود.

Under resting conditions, the climbing fibers fire about once per second, but they cause extreme depolarization of the entire dendritic tree of the Purkinje cell, lasting for up to 1 second, each time they fire. During this time, the Purkinje cell fires with one initial strong output spike, followed by a series of diminishing spikes. When a person performs a new movement for the first time, feedback signals from the muscle and joint proprioceptors will usually denote to the cerebellum how much the actual movement fails to match the intended movement, and the climbing fiber signals alter the long-term sensitivity of the Purkinje cells in some way. Over a period, this change in sensitivity, along with other possible “learning” functions of the cerebellum, is believed to make the timing and other aspects of cerebellar control of movements approach perfection. When this state has been achieved, the climbing fibers no longer need to send “error” signals to the cerebellum to cause further change.

در شرایط استراحت، الیاف کوهنوردی تقریباً یک بار در ثانیه شلیک می‌کنند، اما باعث دپلاریزاسیون شدید کل درخت دندریتیک سلول پورکنژ می‌شوند و هر بار که شلیک می‌کنند تا ۱ ثانیه طول می‌کشد. در طول این مدت، سلول پورکنژ با یک سنبله خروجی قوی اولیه و به دنبال آن یک سری از سنبله‌های رو به کاهش شلیک می‌شود. هنگامی‌که یک فرد برای اولین بار حرکت جدیدی را انجام می‌دهد، سیگنال‌های بازخوردی از گیرنده‌های عمقی ماهیچه ای و مفصلی معمولاً به مخچه نشان می‌دهد که چقدر حرکت واقعی با حرکت مورد نظر مطابقت ندارد و سیگنال‌های فیبر بالا رفتن حساسیت طولانی مدت سلول‌های پورکنژ را به نوعی تغییر می‌دهد. اعتقاد بر این است که طی یک دوره، این تغییر در حساسیت، همراه با سایر عملکردهای احتمالی “یادگیری” مخچه، زمان و سایر جنبه‌های کنترل مخچه ای حرکات را به کمال نزدیک می‌کند. هنگامی‌که این حالت به دست آمد، فیبرهای صعود کننده دیگر نیازی به ارسال سیگنال‌های “خطا” به مخچه برای ایجاد تغییرات بیشتر ندارند.

FUNCTION OF THE CEREBELLUM IN OVERALL MOTOR CONTROL

The nervous system uses the cerebellum to coordinate motor control functions at three levels:
1. The vestibulocerebellum. This level consists principally of the small flocculonodular cerebellar lobes that lie under the posterior cerebellum and adjacent portions of the vermis. It provides neural circuits for most of the body’s equilibrium movements.
2. The spinocerebellum. This level consists of most of the vermis of the posterior and anterior cerebellum plus the adjacent intermediate zones on both sides of the vermis. It provides the circuitry for coordinating mainly movements of the distal portions of the limbs, especially the hands and fingers.
3. The cerebrocerebellum. This level consists of the large lateral zones of the cerebellar hemispheres, lateral to the intermediate zones. It receives virtu- ally all its input from the cerebral motor cortex and adjacent premotor and somatosensory cortices of the cerebrum. It transmits its output information in the upward direction back to the brain, functioning in a feedback manner with the cerebral cortical sensorimotor system to plan sequential voluntary body and limb movements. These movements are planned as much as tenths of a second in advance of the actual movements. This process is called development of “motor imagery” of movements to be performed.

عملکرد مخچه در کنترل کلی موتور

سیستم عصبی از مخچه برای هماهنگ کردن عملکردهای کنترل حرکتی در سه سطح استفاده می‌کند:
1. دهلیزی مخچه. این سطح عمدتاً شامل لوب‌های مخچه کوچک فلوکولونودولار است که در زیر مخچه خلفی و بخش‌های مجاور ورمیس قرار دارند. مدارهای عصبی را برای اکثر حرکات تعادلی بدن فراهم می‌کند.
2. مخچه نخاعی. این سطح شامل بیشتر ورمیس مخچه خلفی و قدامی‌به اضافه نواحی میانی مجاور در دو طرف ورم است. مداری را برای هماهنگی عمدتاً حرکات قسمت‌های انتهایی اندام‌ها، به ویژه دست‌ها و انگشتان فراهم می‌کند.
3. مخچه مغزی. این سطح شامل مناطق جانبی بزرگ نیمکره‌های مخچه، جانبی به مناطق میانی است. عملاً تمام ورودی خود را از قشر حرکتی مغز و قشرهای پیش حرکتی و حسی تنی مغز مجاور دریافت می‌کند. این اطلاعات خروجی خود را در جهت رو به بالا به مغز منتقل می‌کند و با سیستم حسی حرکتی قشر مغز برای برنامه ریزی حرکات ارادی متوالی بدن و اندام عمل می‌کند. این حرکات به اندازه یک دهم ثانیه قبل از حرکات واقعی برنامه ریزی می‌شوند. به این فرآیند توسعه «تصویرسازی حرکتی» از حرکاتی که باید انجام شود گفته می‌شود.

The Vestibulocerebellum Functions in Association With the Brain Stem and Spinal Cord to Control Equilibrium and Postural Movements

The vestibulocerebellum originated phylogenetically at about the same time that the vestibular apparatus in the inner ear developed. Furthermore, as discussed in Chapter 56, loss of the flocculonodular lobes and adjacent portions of the vermis of the cerebellum, which constitute the vestibulocerebellum, causes extreme disturbance of equilibrium and postural movements.

دهلیزی مخچه در ارتباط با ساقه مغز و نخاع برای کنترل تعادل و حرکات وضعیتی عمل می‌کند.

دهلیزی مخچه تقریباً در همان زمانی که دستگاه دهلیزی در گوش داخلی توسعه یافت، از نظر فیلوژنتیکی ایجاد شد. علاوه بر این، همانطور که در فصل ۵۶ بحث شد، از دست دادن لوب‌های لخته‌ای و بخش‌های مجاور ورمیس مخچه، که دهلیزی مخچه را تشکیل می‌دهند، باعث اختلال شدید تعادل و حرکات وضعیتی می‌شود.

In people with vestibulocerebellar dysfunction, equilibrium is far more disturbed during performance of rapid motions than during inactivity, especially when these movements involve changes in direction of movement and stimulate the semicircular ducts. This phenomenon suggests that the vestibulocerebellum is important in con- trolling balance between agonist and antagonist muscle contractions of the spine, hips, and shoulders during rapid changes in body positions as required by the vestibular apparatus.

در افراد مبتلا به اختلال عملکرد دهلیزی، تعادل در هنگام انجام حرکات سریع به مراتب بیشتر از زمان عدم فعالیت مختل می‌شود، به خصوص زمانی که این حرکات شامل تغییر جهت حرکت و تحریک مجاری نیم دایره ای می‌شود. این پدیده نشان می‌دهد که دهلیزی در کنترل تعادل بین انقباضات عضلانی آگونیست و آنتاگونیست ستون فقرات، باسن و شانه‌ها در طول تغییرات سریع در موقعیت‌های بدن که توسط دستگاه دهلیزی لازم است، مهم است.

One of the major problems in controlling balance is the amount of time required to transmit position signals and velocity of movement signals from the different parts of the body to the brain. Even when the most rapidly conducting sensory pathways are used, up to 120 m/sec in the spinocerebellar afferent tracts, the delay for transmission from the feet to the brain is still 15 to 20 milliseconds. The feet of a person running rapidly can move as much as 10 inches during that time. Therefore, it is never possible for return signals from the peripheral parts of the body to reach the brain at the same time that the movements actually occur. How, then, is it possible for the brain to know when to stop a movement and to perform the next sequential act when the movements are performed rapidly? The answer is that the signals from the periphery tell the brain how rapidly and in which directions the body parts are moving. It is then the function of the vestibulocerebellum to calculate in advance from these rates and directions where the different parts will be during the next few milliseconds. The results of these calculations are the key to the brain’s progression to the next sequential movement.

یکی از مشکلات عمده در کنترل تعادل، مدت زمان لازم برای انتقال سیگنال‌های موقعیت و سرعت سیگنال‌های حرکتی از قسمت‌های مختلف بدن به مغز است. حتی زمانی که از سریع ترین مسیرهای حسی استفاده می‌شود، تا ۱۲۰ متر بر ثانیه در مجاری آوران نخاعی، تأخیر انتقال از پا به مغز هنوز ۱۵ تا ۲۰ میلی ثانیه است. پای فردی که به سرعت می‌دود می‌تواند در این مدت تا ۱۰ اینچ حرکت کند. بنابراین، هرگز امکان ندارد سیگنال‌های برگشتی از قسمت‌های پیرامونی بدن همزمان با وقوع حرکات به مغز برسد. پس چگونه ممکن است مغز بداند که چه زمانی یک حرکت را متوقف کند و زمانی که حرکات به سرعت انجام می‌شوند، عمل بعدی را انجام دهد؟ پاسخ این است که سیگنال‌های اطراف به مغز می‌گویند که اعضای بدن با چه سرعتی و در کدام جهت حرکت می‌کنند. سپس وظیفه دهلیزی مخچه این است که پیشاپیش از این نرخ‌ها و جهت‌ها محاسبه کند که قسمت‌های مختلف در چند میلی ثانیه آینده کجا خواهند بود. نتایج این محاسبات کلید پیشرفت مغز به سمت حرکت متوالی بعدی است.

Thus, during control of equilibrium, it is presumed that information from both the body periphery and the vestibular apparatus is used in a typical feedback control circuit to provide anticipatory correction of postural motor signals necessary for maintaining equilibrium even during extremely rapid motion, including rapidly changing directions of motion.

بنابراین، در طول کنترل تعادل، فرض بر این است که اطلاعات هم از محیط بدن و هم از دستگاه دهلیزی در یک مدار کنترل بازخورد معمولی استفاده می‌شود تا تصحیح پیش‌بینی سیگنال‌های حرکتی وضعیتی لازم برای حفظ تعادل حتی در حین حرکت بسیار سریع، از جمله جهت‌های حرکت سریع تغییر کند.

Figure 57-8 Cerebral and cerebellar control of voluntary movements, involving especially the intermediate zone of the cerebellum.

شکل ۵۷-۸ کنترل مغزی و مخچه ای حرکات ارادی که به ویژه ناحیه میانی مخچه را درگیر می‌کند.

Spinocerebellum-Feedback Control of Distal Limb Movements via the Intermediate Cerebellar Cortex and the Interposed Nucleus

As shown in Figure 57-8, the intermediate zone of each cerebellar hemisphere receives two types of information when a movement is performed: (1) information from the cerebral motor cortex and from the midbrain red nucleus, telling the cerebellum the intended sequential plan of movement for the next few fractions of a second; and (2) feed- back information from the peripheral parts of the body, especially from the distal proprioceptors of the limbs, telling the cerebellum what actual movements result.

کنترل بازخورد خارخچه ای حرکات اندام انتهایی از طریق قشر مخچه میانی و هسته درونی

همانطور که در شکل ۵۷-۸ نشان داده شده است، ناحیه میانی هر نیمکره مخچه هنگام انجام یک حرکت دو نوع اطلاعات را دریافت می‌کند: (۱) اطلاعات از قشر حرکتی مغز و از هسته قرمز مغز میانی، که به مخچه می‌گوید برنامه متوالی حرکت مورد نظر برای چند کسری از ثانیه بعدی. و (۲) اطلاعات بازخوردی از قسمت‌های محیطی بدن، به‌ویژه از گیرنده‌های عمقی انتهایی اندام‌ها، که به مخچه می‌گوید که چه حرکات واقعی حاصل می‌شود.

After the intermediate zone of the cerebellum has compared the intended movements with the actual move- ments, the deep nuclear cells of the interposed nucleus send corrective output signals (1) back to the cerebral motor cortex through relay nuclei in the thalamus and (2) to the magnocellular portion (the lower portion) of the red nucleus that gives rise to the rubrospinal tract. The rubrospinal tract in turn joins the corticospinal tract in innervating the lateralmost motor neurons in the anterior horns of the spinal cord gray matter, the neurons that control the distal parts of the limbs, particularly the hands and fingers.

پس از اینکه ناحیه میانی مخچه حرکات مورد نظر را با حرکات واقعی مقایسه کرد، سلول‌های هسته‌ای عمیق هسته میانی، سیگنال‌های خروجی اصلاحی (۱) را از طریق هسته‌های رله در تالاموس و (۲) به بخش مغناطیسی (قسمت پایین) هسته قرمز برمی‌گردانند. دستگاه روبروسنخاعی به نوبه خود به دستگاه قشر نخاعی می‌پیوندد و به طرفی ترین نورون‌های حرکتی در شاخ‌های قدامی‌ماده خاکستری نخاع می‌پیوندد، نورون‌هایی که قسمت‌های انتهایی اندام‌ها، به ویژه دست‌ها و انگشتان را کنترل می‌کنند.

This part of the cerebellar motor control system pro- vides smooth, coordinated movements of the agonist and antagonist muscles of the distal limbs for performing acute purposeful patterned movements. The cerebellum seems to compare the “intentions” of the higher levels of the motor control system, as transmitted to the intermediate cerebellar zone through the corticopontocerebellar tract, with the “performance” by the respective parts of the body, as transmitted back to the cerebellum from the periphery. In fact, the ventral spinocerebellar tract even transmits back to the cerebellum an “efference” copy of the actual motor control signals that reach the anterior motor neurons, and this information is also integrated with the signals arriving from the muscle spindles and other proprioceptor sensory organs, transmitted principally in the dorsal spinocerebellar tract. Similar comparator signals also go to the inferior olivary complex; if the signals do not compare favorably, the olivary-Purkinje cell system, along with possibly other cerebellar learning mechanisms, eventually corrects the motions until they perform the desired function.

این بخش از سیستم کنترل حرکتی مخچه، حرکات صاف و هماهنگ عضلات آگونیست و آنتاگونیست اندام‌های انتهایی را برای انجام حرکات هدفمند حاد و الگودار فراهم می‌کند. به نظر می‌رسد مخچه “نیت” سطوح بالاتر سیستم کنترل حرکتی را که از طریق مجرای کورتیکوپنتو مخچه به ناحیه مخچه میانی منتقل می‌شود، با “عملکرد” ​​توسط قسمت‌های مربوطه بدن، همانطور که از پیرامون به مخچه منتقل می‌شود، مقایسه می‌کند. در واقع، دستگاه نخاعی مخچه شکمی‌حتی یک کپی «فرستنده» از سیگنال‌های کنترل حرکتی واقعی را که به نورون‌های حرکتی قدامی‌می‌رسد، به مخچه منتقل می‌کند، و این اطلاعات همچنین با سیگنال‌هایی که از دوک‌های عضلانی و سایر اندام‌های حسی گیرنده عمقی منتقل می‌شوند، ادغام می‌شود. سیگنال‌های مقایسه کننده مشابه نیز به مجتمع زیتون تحتانی می‌روند. اگر سیگنال‌ها به خوبی با هم مقایسه نشوند، سیستم سلول زیتونی-پورکنژ، همراه با احتمالاً سایر مکانیسم‌های یادگیری مخچه، در نهایت حرکات را تا زمانی که عملکرد مورد نظر را انجام دهند، تصحیح می‌کند.

Function of the Cerebellum to Prevent Overshoot and to “Damp” Movements. Almost all movements of the body are “pendular.” For example, when an arm is moved, momentum develops, and the momentum must be over- come before the movement can be stopped. Because of momentum, all pendular movements have a tendency to overshoot. If overshooting occurs in a person whose cerebellum has been destroyed, the conscious centers of the cerebrum eventually recognize this error and initiate a movement in the reverse direction to attempt to bring the arm to its intended position. However, the arm, by virtue of its momentum, overshoots once more in the opposite direction, and appropriate corrective signals must again be instituted. Thus, the arm oscillates back and forth past its intended point for several cycles before it finally fixes on its mark. This effect is called an action tremor or intention tremor.

عملکرد مخچه برای جلوگیری از عبور بیش از حد و حرکات “نم” تقریباً تمام حرکات بدن «آونگی» است. به عنوان مثال، هنگامی‌که یک بازو حرکت می‌کند، تکانه ایجاد می‌شود و قبل از توقف حرکت، باید بر تکانه غلبه کرد. به دلیل تکانه، تمام حرکات آونگی تمایل به بیش از حد دارند. اگر بیش از حد در فردی که مخچه وی تخریب شده رخ دهد، مراکز هوشیار مخ در نهایت این خطا را تشخیص داده و حرکتی را در جهت معکوس آغاز می‌کنند تا بازو را به موقعیت مورد نظر خود برساند. با این حال، بازو، به دلیل تکانه اش، یک بار دیگر در جهت مخالف، بیش از حد عبور می‌کند و سیگنال‌های اصلاحی مناسب باید دوباره برقرار شود. بنابراین، بازو قبل از اینکه در نهایت روی علامت خود ثابت شود، برای چندین چرخه از نقطه مورد نظر خود به جلو و عقب نوسان می‌کند. این اثر را لرزش کنشی یا رعشه قصد می‌نامند.

If the cerebellum is intact, appropriate learned, sub- conscious signals stop the movement precisely at the intended point, thereby preventing the overshoot and the tremor. This activity is the basic characteristic of a damping system. All control systems regulating pendular elements that have inertia must have damping circuits built into the mechanisms. For motor control by the nervous system, the cerebellum provides most of this damping function.

اگر مخچه دست نخورده باشد، سیگنال‌های ناخودآگاه آموخته شده مناسب حرکت را دقیقاً در نقطه مورد نظر متوقف می‌کنند و در نتیجه از افزایش بیش از حد و لرزش جلوگیری می‌کنند. این فعالیت ویژگی اساسی یک سیستم میرایی است. تمام سیستم‌های کنترلی که عناصر آونگی را تنظیم می‌کنند که دارای اینرسی هستند باید دارای مدارهای میرایی تعبیه شده در مکانیسم‌ها باشند. برای کنترل حرکتی توسط سیستم عصبی، مخچه بیشتر این عملکرد میرایی را فراهم می‌کند.

Cerebellar Control of Ballistic Movements. Most rapid movements of the body, such as the movements of the fingers in typing, occur so rapidly that it is not possible to receive feedback information either from the periphery to the cerebellum or from the cerebellum back to the motor cortex before the movements are over. These movements are called ballistic movements, meaning that the entire movement is preplanned and set into motion to go a specific distance and then to stop. Another important example is the saccadic movements of the eyes, in which the eyes jump from one position to the next when reading or when looking at successive points along a road as a person is moving in a car.

کنترل مخچه حرکات بالستیک. بیشتر حرکات سریع بدن، مانند حرکات انگشتان هنگام تایپ، به قدری سریع اتفاق می‌افتد که قبل از پایان حرکات، نمی‌توان اطلاعات بازخوردی را از محیط به مخچه یا از مخچه به قشر حرکتی دریافت کرد. این حرکات را حرکات بالستیک می‌نامند، به این معنی که کل حرکت از قبل برنامه ریزی شده و به حرکت در می‌آید تا یک فاصله مشخص را طی کند و سپس متوقف شود. مثال مهم دیگر حرکات ساکادیک چشم است که در آن هنگام خواندن یا هنگام نگاه کردن به نقاط متوالی جاده در حالی که شخصی در ماشین در حال حرکت است، چشم‌ها از یک موقعیت به موقعیت بعدی می‌پرند.

Three major changes occur in these ballistic movements when the cerebellum is removed: (1) the movements are slow to develop and do not have the extra onset surge that the cerebellum usually provides; (2) the force developed is weak; and (3) the movements are slow to turn off, usually allowing the movement to go well beyond the intended mark. Therefore, in the absence of the cerebellar circuit, the motor cortex has to think extra hard to turn ballistic movements on and off. Thus, the automatism of ballistic movements is lost.

سه تغییر عمده در این حرکات بالستیک هنگام برداشتن مخچه رخ می‌دهد: (۱) حرکت‌ها به کندی رشد می‌کنند و شروع اضافی که معمولاً مخچه ایجاد می‌کند را ندارند. (۲) نیروی توسعه یافته ضعیف است. و (۳) خاموش شدن حرکات آهسته است، که معمولاً به حرکت اجازه می‌دهد تا فراتر از علامت مورد نظر پیش رود. بنابراین، در غیاب مدار مخچه، قشر حرکتی باید به سختی فکر کند تا حرکات بالستیک را خاموش و روشن کند. بنابراین، خودکار بودن حرکات بالستیک از بین می‌رود.

Considering once again the circuitry of the cerebellum, one sees that it is beautifully organized to perform this biphasic, first excitatory and then delayed inhibitory function that is required for preplanned rapid ballistic movements. Also, the built-in timing circuits of the cerebellar cortex are fundamental to this particular ability of the cerebellum.

با در نظر گرفتن یک بار دیگر مدار مخچه، می‌بینیم که به زیبایی سازماندهی شده است تا این عملکرد دو فازی، ابتدا تحریکی و سپس مهاری تاخیری را که برای حرکات سریع بالستیک از پیش برنامه ریزی شده لازم است، انجام دهد. همچنین، مدارهای زمان بندی داخلی قشر مخچه برای این توانایی خاص مخچه اساسی است.

Cerebrocerebellum-Function of the Large Lateral Zone of the Cerebellar Hemisphere to Plan, Sequence, and Time Complex Movements

In humans the lateral zones of the two cerebellar hemi- spheres are highly developed and greatly enlarged. This characteristic goes along with human abilities to plan and perform intricate sequential patterns of movement, especially with the hands and fingers, and to speak. Yet, the large lateral zones of the cerebellar hemispheres have no direct input of information from the peripheral parts of the body. In addition, almost all communication between these lateral cerebellar areas and the cerebral cortex is not with the primary cerebral motor cortex but instead with the premotor area and primary and association somatosensory areas.

مخچه – عملکرد ناحیه جانبی بزرگ نیمکره مخچه برای برنامه ریزی، توالی و حرکات پیچیده زمانی

در انسان، نواحی جانبی دو نیمکره مخچه بسیار توسعه یافته و بسیار بزرگ شده است. این ویژگی با توانایی‌های انسان برای برنامه ریزی و اجرای الگوهای متوالی پیچیده حرکت، به ویژه با دست‌ها و انگشتان و صحبت کردن همراه است. با این حال، مناطق بزرگ جانبی نیمکره‌های مخچه ورودی مستقیمی‌از اطلاعات از قسمت‌های محیطی بدن ندارند. علاوه بر این، تقریباً تمام ارتباط بین این نواحی جانبی مخچه و قشر مغز با قشر حرکتی اولیه مغز نیست، بلکه با ناحیه پیش حرکتی و نواحی حسی تنی اولیه و همراه است.

Even so, destruction of the lateral zones of the cerebellar hemispheres, along with their deep nuclei, the dentate nuclei, can lead to extreme incoordination of complex purposeful movements of the hands, fingers, and feet and of the speech apparatus. This condition has been difficult to understand because there is no direct communication between this part of the cerebellum and the primary motor cortex. However, experimental studies suggest that these portions of the cerebellum are concerned with two other important but indirect aspects of motor control: (1) planning of sequential movements and (2) “timing” of the sequential movements.

با این حال، تخریب نواحی جانبی نیمکره‌های مخچه، همراه با هسته‌های عمیق آنها، هسته‌های دندانه دار، می‌تواند منجر به ناهماهنگی شدید حرکات هدفمند پیچیده دست‌ها، انگشتان، و پاها و دستگاه گفتار شود. درک این وضعیت دشوار است زیرا هیچ ارتباط مستقیمی‌بین این قسمت از مخچه و قشر حرکتی اولیه وجود ندارد. با این حال، مطالعات تجربی نشان می‌دهد که این بخش‌های مخچه با دو جنبه مهم اما غیرمستقیم دیگر کنترل حرکتی مرتبط هستند: (۱) برنامه‌ریزی حرکات متوالی و (۲) “زمان‌بندی” حرکات متوالی.

Planning of Sequential Movements. The planning of sequential movements requires that the lateral zones of the hemispheres communicate with both the premotor and sensory portions of the cerebral cortex, and it re- quires two-way communication between these cerebral cortex areas with corresponding areas of the basal ganglia. It seems that the “plan” of sequential movements actually begins in the sensory and premotor areas of the cerebral cortex, and from there the plan is transmitted to the later- al zones of the cerebellar hemispheres. Then, amid much two-way traffic between the cerebellum and the cerebral cortex, appropriate motor signals provide transition from one sequence of movements to the next.

برنامه ریزی حرکات متوالی .برنامه ریزی حرکات متوالی مستلزم آن است که نواحی جانبی نیمکره‌ها با هر دو قسمت پیش حرکتی و حسی قشر مغز ارتباط برقرار کنند و به ارتباط دو طرفه بین این نواحی قشر مغز با نواحی مربوط به عقده‌های قاعده ای نیاز دارد. به نظر می‌رسد که “طرح” حرکات متوالی در واقع از نواحی حسی و پیش حرکتی قشر مغز آغاز می‌شود و از آنجا این طرح به مناطق جانبی نیمکره‌های مخچه منتقل می‌شود. سپس، در میان ترافیک دو طرفه زیاد بین مخچه و قشر مخ، سیگنال‌های حرکتی مناسب انتقال از یک دنباله حرکات به بعدی را فراهم می‌کند.

An interesting observation that supports this view is that many neurons in the cerebellar dentate nuclei display the activity pattern for the sequential movement that is yet to come while the present movement is still occurring. Thus, the lateral cerebellar zones appear to be involved not with what movement is happening at a given moment but with what will be happening during the next sequential movement a fraction of a second or perhaps even seconds later.

مشاهده جالبی که این دیدگاه را تایید می‌کند این است که بسیاری از نورون‌ها در هسته‌های دندانه‌دار مخچه، الگوی فعالیت حرکت متوالی را نشان می‌دهند که هنوز در راه است، در حالی که حرکت فعلی هنوز در حال وقوع است. بنابراین، به نظر می‌رسد که نواحی مخچه جانبی نه با حرکتی که در یک لحظه خاص اتفاق می‌افتد، بلکه با آنچه در طول حرکت متوالی بعدی در کسری از ثانیه یا شاید حتی چند ثانیه بعد اتفاق می‌افتد، درگیر هستند.

To summarize, one of the most important features of normal motor function is one’s ability to progress smoothly from one movement to the next in orderly succession. In the absence of the large lateral zones of the cerebellar hemispheres, this capability is seriously disturbed for rapid movements.

به طور خلاصه، یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های عملکرد حرکتی نرمال، توانایی فرد برای پیشروی هموار از یک حرکت به حرکت بعدی به ترتیب متوالی است. در غیاب مناطق جانبی بزرگ نیمکره‌های مخچه، این قابلیت برای حرکات سریع به طور جدی مختل می‌شود.

Timing Function for Sequential Movements. Another important function of the lateral zones of the cerebellar hemispheres is to provide appropriate timing for each succeeding movement. In the absence of these cerebellar zones, one loses the subconscious ability to predict how far the different parts of the body will move in a given time. Without this timing capability, the person becomes unable to determine when the next sequential movement needs to begin. As a result, the succeeding movement may begin too early or, more likely, too late. Therefore, lesions in the lateral zones of the cerebellum cause complex movements (e.g., those required for writing, running, or even talking) to become incoordinate and lacking ability to progress in orderly sequence from one movement to the next. Such cerebellar lesions are said to cause failure of smooth progression of movements.

تابع زمان بندی برای حرکات متوالی. یکی دیگر از عملکردهای مهم مناطق جانبی نیمکره‌های مخچه، ارائه زمان بندی مناسب برای هر حرکت بعدی است. در غیاب این مناطق مخچه، فرد توانایی ناخودآگاه را برای پیش بینی میزان حرکت قسمت‌های مختلف بدن در یک زمان معین از دست می‌دهد. بدون این قابلیت زمان‌بندی، فرد قادر به تعیین زمان شروع حرکت بعدی بعدی نیست. در نتیجه، حرکت بعدی ممکن است خیلی زود یا به احتمال زیاد خیلی دیر شروع شود. بنابراین، ضایعات در نواحی جانبی مخچه باعث می‌شود که حرکات پیچیده (مثلاً حرکات مورد نیاز برای نوشتن، دویدن یا حتی صحبت کردن) ناهماهنگ شده و توانایی پیشرفت به ترتیب منظم از یک حرکت به حرکت دیگر را نداشته باشند. گفته می‌شود که چنین ضایعات مخچه ای باعث عدم پیشرفت صاف حرکات می‌شود.

Extramotor Predictive Functions of the Cerebrocer- ebellum. The cerebrocerebellum (the large lateral lobes) also helps to “time” events other than movements of the body. For example, the rates of progression of both auditory and visual phenomena can be predicted by the brain,but both of these require cerebellar participation. As an example, a person can predict from the changing visual scene how rapidly he or she is approaching an object. A striking experiment that demonstrates the importance of the cerebellum in this ability is the effects of removing the large lateral portions of the cerebellum in monkeys. Such a monkey occasionally charges into the wall of a corridor because it is unable to predict when it will reach the wall.

عملکردهای پیش بینی برون حرکتی مغز مخچه. مخچه (لوب‌های جانبی بزرگ) نیز به “زمان بندی” وقایع غیر از حرکات بدن کمک می‌کند. به عنوان مثال، سرعت پیشرفت هر دو پدیده شنیداری و بینایی را می‌توان توسط مغز پیش بینی کرد، اما هر دوی این‌ها به مشارکت مخچه نیاز دارند. به عنوان مثال، یک فرد می‌تواند از روی صحنه بصری در حال تغییر پیش بینی کند که با چه سرعتی به یک شی نزدیک می‌شود. یک آزمایش قابل توجه که اهمیت مخچه را در این توانایی نشان می‌دهد، اثرات برداشتن بخش‌های جانبی بزرگ مخچه در میمون‌ها است. چنین میمونی گهگاه به دیوار راهرو شلیک می‌کند، زیرا قادر به پیش بینی زمان رسیدن به دیوار نیست.

It is quite possible that the cerebellum provides a “time base,” perhaps using time-delay circuits, against which signals from other parts of the central nervous system can be compared. It is often stated that the cerebellum is particularly helpful in interpreting rapidly changing spatiotemporal relations in sensory information.

کاملاً ممکن است که مخچه یک «پایه زمانی» فراهم کند، شاید با استفاده از مدارهای تأخیر زمانی، که سیگنال‌های سایر بخش‌های سیستم عصبی مرکزی را با آن مقایسه کرد. اغلب گفته می‌شود که مخچه به ویژه در تفسیر روابط مکانی-زمانی سریع در حال تغییر در اطلاعات حسی مفید است.

Clinical Abnormalities of the Cerebellum

Destruction of small portions of the lateral cerebellar cortex seldom causes detectable abnormalities in motor function. In fact, several months after as much as one-half of the lateral cerebellar cortex on one side of the brain has been re- moved, if the deep cerebellar nuclei are not removed along with the cortex, the motor functions of the animal appear to be almost normal as long as the animal performs all movements slowly. Thus, the remaining portions of the motor control system are capable of compensating to a great extent for loss of parts of the cerebellum.

ناهنجاری‌های بالینی مخچه

تخریب بخش‌های کوچکی از قشر مخچه جانبی به ندرت باعث ناهنجاری‌های قابل تشخیص در عملکرد حرکتی می‌شود. در واقع، چندین ماه پس از برداشتن نیمی‌از قشر مخچه جانبی در یک سمت مغز، اگر هسته‌های عمیق مخچه همراه با قشر خارج نشوند، تا زمانی که حیوان تمام حرکات را به آرامی‌انجام دهد، عملکرد حرکتی حیوان تقریباً طبیعی به نظر می‌رسد. بنابراین، بخش‌های باقی‌مانده از سیستم کنترل موتور می‌توانند تا حد زیادی از دست دادن قسمت‌هایی از مخچه را جبران کنند.

To cause serious and continuing dysfunction of the cerebellum, the cerebellar lesion usually must involve one or more of the deep cerebellar nuclei-the dentate, inter- posed, or fastigial nuclei.

برای ایجاد اختلال جدی و مداوم مخچه، ضایعه مخچه معمولاً باید یک یا چند هسته عمیق مخچه را درگیر کند – هسته‌های دندانه دار، بینابینی یا فستژیال.

Dysmetria and Ataxia

Two of the most important symptoms of cerebellar disease are dysmetria and ataxia. In the absence of the cerebellum, the subconscious motor control system cannot predict how far movements will go. Therefore, the movements ordinarily overshoot their intended mark; then, the conscious portion of the brain overcompensates in the opposite direction for the succeeding compensatory movement. This effect is called dysmetria, and it results in uncoordinated movements that are called ataxia. Dysmetria and ataxia can also result from lesions in the spinocerebellar tracts because feedback information from the moving parts of the body to the cerebellum is essential for cerebellar timing of movement termination.

دیسمتری و آتاکسی

دو مورد از مهمترین علائم بیماری مخچه دیسمتری و آتاکسی هستند. در غیاب مخچه، سیستم کنترل حرکتی ناخودآگاه نمی‌تواند پیش بینی کند که حرکات تا کجا پیش خواهند رفت. بنابراین، حرکات معمولاً از علامت مورد نظر خود فراتر می‌روند. سپس، بخش هوشیار مغز در جهت مخالف حرکت جبرانی بعدی را جبران می‌کند. این اثر دیسمتری نامیده می‌شود و منجر به حرکات ناهماهنگی می‌شود که آتاکسی نامیده می‌شود. دیسمتری و آتاکسی همچنین می‌توانند از ضایعات در مجاری نخاعی مخچه ایجاد شوند زیرا اطلاعات بازخوردی از قسمت‌های متحرک بدن به مخچه برای زمان بندی مخچه برای پایان حرکت ضروری است.

Past Pointing

Past pointing means that in the absence of the cerebellum, a person ordinarily moves the hand or some other moving part of the body considerably beyond the point of intention. This movement results from the fact that normally the cerebellum initiates most of the motor signal that turns off a movement after it is begun; if the cerebellum is not avail- able to initiate this motor signal, the movement ordinarily goes beyond the intended mark. Therefore, past pointing is actually a manifestation of dysmetria.

اشاره گذشته

اشاره گذشته به این معناست که در غیاب مخچه، شخص معمولاً دست یا قسمت دیگری از بدن را به طور قابل توجهی فراتر از نقطه قصد حرکت می‌دهد. این حرکت از این واقعیت ناشی می‌شود که معمولاً مخچه بیشتر سیگنال حرکتی را آغاز می‌کند که یک حرکت را پس از شروع آن خاموش می‌کند. اگر مخچه قادر به شروع این سیگنال موتور نباشد، حرکت معمولاً فراتر از علامت مورد نظر است. بنابراین، اشاره گذشته در واقع مظهر دیسمتری است.

Failure of Progression

Dysdiadochokinesia-Inability to Perform Rapid Alternating Movements. When the motor control system fails to predict where the different parts of the body will be at a given time, it “loses” perception of the parts during rapid motor movements. As a result, the succeeding movement may be- gin much too early or much too late, so no orderly “progression of movement” can occur. One can demonstrate this effect readily by having a patient with cerebellar damage turn one hand upward and downward at a rapid rate. The patient rapidly “loses” all perception of the instantaneous position of the hand during any portion of the movement. As a result, a series of stalled attempted but jumbled movements occurs instead of the normal coordinate upward and down- ward motions. This condition is called dysdiadochokinesia.

شکست پیشرفت

دیس دیادوکوکینزی – ناتوانی در انجام حرکات متناوب سریع. هنگامی‌که سیستم کنترل موتور نتواند پیش بینی کند که قسمت‌های مختلف بدن در یک زمان معین کجا خواهند بود، در طی حرکات سریع حرکتی، درک قطعات را از دست می‌دهد. در نتیجه، حرکت بعدی ممکن است خیلی زود یا خیلی دیر شروع شود، بنابراین هیچ “پیشرفت حرکت” منظمی‌نمی‌تواند رخ دهد. می‌توان این تأثیر را به آسانی با چرخاندن یک دست بیمار مبتلا به آسیب مخچه به سمت بالا و پایین با سرعتی سریع نشان داد. بیمار در طول هر بخشی از حرکت به سرعت تمام درک خود از موقعیت آنی دست را از دست می‌دهد. در نتیجه، به جای حرکات مختصات معمولی به سمت بالا و پایین، یک سری حرکات متوقف شده اما درهم و برهم رخ می‌دهد. این وضعیت دیس دیادوکوکینزی نامیده می‌شود.

Dysarthria-Failure of Progression in Talking. Another example in which failure of progression occurs is in talking because the formation of words depends on rapid and orderly succession of individual muscle movements in the larynx, mouth, and respiratory system. Lack of coordination among these structures and the inability to adjust in advance either the intensity of sound or the duration of each successive sound causes jumbled vocalization, with some syllables loud, some weak, some held for long intervals, and some held for short intervals, with resultant speech that is often unintelligible. This condition is called dysarthria.

دیزآرتری-شکست پیشرفت در صحبت کردن. مثال دیگری که در آن شکست پیشرفت رخ می‌دهد، صحبت کردن است زیرا شکل گیری کلمات به توالی سریع و منظم حرکات ماهیچه‌های فردی در حنجره، دهان و سیستم تنفسی بستگی دارد. عدم هماهنگی بین این ساختارها و ناتوانی در تنظیم پیشاپیش شدت صدا یا مدت زمان هر صدای متوالی باعث می‌شود که صداهای درهم ریخته شوند، برخی هجاها بلند، برخی ضعیف، برخی برای فواصل طولانی نگه داشته می‌شوند، و برخی برای فواصل کوتاه نگه داشته می‌شوند و در نتیجه گفتار اغلب نامفهوم است. به این حالت دیس آرتری می‌گویند.

Cerebellar Nystagmus-Tremor of the Eyeballs. Cerebellar nystagmus is tremor of the eyeballs that usually occurs when one attempts to fixate the eyes on a scene to one side of the head. This off-center type of fixation results in rapid, tremulous movements of the eyes rather than steady fixation, and it is another manifestation of the failure of damping by the cerebellum. It occurs especially when the flocculonodular lobes of the cerebellum are damaged; in this case, it is also associated with loss of equilibrium because of dysfunction of the pathways through the flocculonodular cerebellum from the semi- circular ducts.

نیستاگموس مخچه – لرزش کره چشم. نیستاگموس مخچه ای لرزش کره چشم است که معمولاً زمانی رخ می‌دهد که فرد سعی می‌کند چشم‌ها را در یک صحنه به یک طرف سر ثابت کند. این نوع تثبیت خارج از مرکز منجر به حرکات سریع و لرزان چشم‌ها به جای تثبیت ثابت می‌شود و این یکی دیگر از مظاهر شکست میرایی توسط مخچه است. این بیماری به ویژه زمانی رخ می‌دهد که لوب‌های فلوکولونودولار مخچه آسیب دیده باشند. در این مورد، به دلیل اختلال در عملکرد مسیرهای عبوری از مخچه فلوکولونودولار از مجاری نیم دایره ای، با از دست دادن تعادل نیز همراه است.

Hypotonia-Decreased Tone of the Musculature

Loss of the deep cerebellar nuclei, particularly of the dentate and interposed nuclei, causes decreased tone of the peripheral body musculature on the side of the cerebellar lesion. The hypotonia results from loss of cerebellar facilitation of the motor cortex and brain stem motor nuclei by tonic signals from the deep cerebellar nuclei.

هیپوتونی-کاهش تون عضلانی

از دست دادن هسته‌های عمقی مخچه، به ویژه هسته‌های دندانه دار و میانی، باعث کاهش تون عضلانی بدن محیطی در سمت ضایعه مخچه می‌شود. هیپوتونی ناشی از از دست دادن تسهیل مخچه در قشر حرکتی و هسته‌های حرکتی ساقه مغز توسط سیگنال‌های تونیک از هسته‌های عمیق مخچه است.

THE BASAL GANGLIA AND THEIR MOTOR FUNCTIONS

The basal ganglia, like the cerebellum, constitute another accessory motor system that functions usually not by itself but in close association with the cerebral cortex and cortico- spinal motor control system. In fact, the basal ganglia receive most of their input signals from the cerebral cortex and also return almost all their output signals back to the cortex.

گانگلیاهای بازال و عملکردهای موتوری آنها

عقده‌های قاعده‌ای، مانند مخچه، یک سیستم حرکتی جانبی دیگر را تشکیل می‌دهند که معمولاً نه به تنهایی، بلکه در ارتباط نزدیک با قشر مغز و سیستم کنترل حرکتی قشر نخاعی عمل می‌کند. در واقع، عقده‌های قاعده ای بیشتر سیگنال‌های ورودی خود را از قشر مغز دریافت می‌کنند و همچنین تقریباً تمام سیگنال‌های خروجی خود را به قشر مغز باز می‌گرداند.

Figure 57-9 shows the anatomical relationships of the basal ganglia to other structures of the brain. On each side of the brain, these ganglia consist of the caudate nucleus, putamen, globus pallidus, substantia nigra, and subthalamic nucleus. They are located mainly lateral to and surrounding the thalamus, occupying a large portion of the interior regions of both cerebral hemispheres. Almost all motor and sensory nerve fibers connecting the cerebral cortex and spinal cord pass through the space that lies between the major masses of the basal ganglia, the caudate nucleus and the putamen. This space is called the internal capsule of the brain. It is important for our current discussion because of the intimate association between the basal ganglia and the corticospinal system for motor control.

شکل ۵۷-۹ روابط آناتومیکی عقده‌های قاعده ای را با سایر ساختارهای مغز نشان می‌دهد. در هر طرف مغز، این گانگلیون‌ها از هسته دمی، پوتامن، گلوبوس پالیدوس، ماده سیاه و هسته زیر تالاموس تشکیل شده است. آنها عمدتاً در طرف تالاموس و اطراف آن قرار دارند و بخش بزرگی از مناطق داخلی هر دو نیمکره مغز را اشغال می‌کنند. تقریباً تمام رشته‌های عصبی حرکتی و حسی که قشر مغز و نخاع را به هم متصل می‌کنند از فضایی عبور می‌کنند که بین توده‌های اصلی عقده‌های قاعده‌ای، هسته دمی‌و پوتامن قرار دارد. این فضا کپسول داخلی مغز نامیده می‌شود. برای بحث فعلی ما به دلیل ارتباط نزدیک بین عقده‌های قاعده‌ای و سیستم قشر نخاعی برای کنترل حرکت مهم است.

NEURONAL CIRCUITRY OF THE BASAL GANGLIA

The anatomical connections between the basal ganglia and the other brain elements that provide motor control are complex, as shown in Figure 57-10. To the left is shown the motor cortex, thalamus, and associated brain stem and cerebellar circuitry. To the right is the major circuitry of the basal ganglia system, showing the tremendous interconnections among the basal ganglia plus extensive input and output pathways between the other motor regions of the brain and the basal ganglia.

مدار عصبی گانگلیای بازال

همانطور که در شکل ۵۷-۱۰ نشان داده شده است، اتصالات آناتومیکی بین عقده‌های قاعده‌ای و سایر عناصر مغزی که کنترل حرکتی را فراهم می‌کنند، پیچیده است. در سمت چپ قشر حرکتی، تالاموس و ساقه مغز و مدار مخچه نشان داده شده است. در سمت راست مدار اصلی سیستم عقده‌های قاعده‌ای قرار دارد که اتصالات متقابل فوق‌العاده بین عقده‌های قاعده‌ای به‌علاوه مسیرهای ورودی و خروجی گسترده بین سایر مناطق حرکتی مغز و عقده‌های قاعده‌ای را نشان می‌دهد.

In the next few sections we concentrate especially on two major circuits, the putamen circuit and the caudate circuit.

در چند بخش بعدی به ویژه بر روی دو مدار اصلی، مدار پوتامن و مدار دمی‌تمرکز می‌کنیم.

FUNCTION OF THE BASAL GANGLIA IN EXECUTING PATTERNS OF MOTOR ACTIVITY-THE PUTAMEN CIRCUIT

One of the principal roles of the basal ganglia in motor control is to function in association with the corticospinal system to control complex patterns of motor activity. An example is the writing of letters of the alphabet. When the basal ganglia sustain serious damage, the cortical system of motor control can no longer provide these pat- terns. Instead, one’s writing becomes crude, as if one were learning how to write for the first time.

عملکرد گانگلیای بازال در اجرای الگوهای فعالیت موتوری – مدار پوتامن

یکی از نقش‌های اصلی عقده‌های قاعده‌ای در کنترل حرکتی، عملکرد همراه با سیستم قشر نخاعی برای کنترل الگوهای پیچیده فعالیت حرکتی است. نمونه آن نوشتن حروف الفبا است. هنگامی‌که عقده‌های قاعده ای آسیب جدی ببینند، سیستم کنترل حرکتی قشر مغز دیگر نمی‌تواند این الگوها را ارائه دهد. در عوض، نوشته‌هایش خام می‌شود، انگار که برای اولین بار نوشتن را یاد می‌گیرد.

Other patterns that require the basal ganglia are cut- ting paper with scissors, hammering nails, shooting a basketball through a hoop, passing a football, throwing a baseball, the movements of shoveling dirt, most aspects of vocalization, controlled movements of the eyes, and virtually any other of our skilled movements, most of them performed subconsciously.

الگوهای دیگری که به عقده‌های قاعده ای نیاز دارند عبارتند از: بریدن کاغذ با قیچی، چکش زدن میخ، شلیک توپ بسکتبال از حلقه، رد کردن توپ فوتبال، پرتاب توپ بیسبال، حرکات بیل زدن خاک، بیشتر جنبه‌های آواز، حرکات کنترل شده چشم‌ها، و تقریباً هر حرکت ماهرانه دیگری که به صورت ناخودآگاه انجام می‌شود.

Neural Pathways of the Putamen Circuit. Figure 57- 11 shows the principal pathways through the basal ganglia for executing learned patterns of movement. They begin mainly in the premotor and supplementary areas of the motor cortex and in the somatosensory areas of the sensory cortex. Next they pass to the putamen (mainly bypassing the caudate nucleus), then to the internal portion of the globus pallidus, and next to the ventroanterior and ventrolateral relay nuclei of the thalamus, and they finally return to the cerebral primary motor cortex and to portions of the premotor and supplementary cerebral areas closely associated with the primary motor cortex. Thus, the putamen circuit has its inputs mainly from the parts of the brain adjacent to the primary motor cortex but not much from the primary motor cortex itself. Then its outputs do go mainly back to the primary motor cortex or closely associated premotor and supplementary cortex. Functioning in close association with this primary putamen circuit are ancillary circuits that pass from the putamen through the external globus pallidus, the sub- thalamus, and the substantia nigra-finally returning to the motor cortex by way of the thalamus.

مسیرهای عصبی مدار پوتامن. شکل ۵۷-۱۱ مسیرهای اصلی را از طریق عقده‌های قاعده‌ای برای اجرای الگوهای حرکتی آموخته شده نشان می‌دهد. آنها عمدتاً در نواحی پیش حرکتی و تکمیلی قشر حرکتی و در نواحی حسی تنی قشر حسی شروع می‌شوند. سپس به پوتامن (عمدتاً با دور زدن هسته دمی)، سپس به بخش داخلی گلوبوس پالیدوس، و در کنار هسته‌های رله شکمی‌و بطنی جانبی تالاموس می‌روند و در نهایت به قشر حرکتی اولیه مغز و به بخش‌هایی از پیش حرکتی و نواحی حرکتی تکمیلی نزدیک به قشر اولیه مغز باز می‌گردند. بنابراین، مدار پوتامن ورودی‌های خود را عمدتاً از قسمت‌های مغز مجاور قشر حرکتی اولیه دریافت می‌کند، اما از خود قشر حرکتی اولیه زیاد نیست. سپس خروجی‌های آن عمدتاً به قشر حرکتی اولیه یا قشر پیش حرکتی و تکمیلی مرتبط نزدیک می‌شود. در ارتباط نزدیک با این مدار اولیه پوتامن، مدارهای فرعی هستند که از پوتامن از طریق گلوبوس پالیدوس خارجی، ساب تالاموس و ماده سیاه عبور می‌کنند و در نهایت از طریق تالاموس به قشر حرکتی باز می‌گردند.

Figure 57-9 Anatomical relations of the basal ganglia to the cerebral cortex and thalamus, shown in three-dimensional view.

شکل ۵۷-۹ روابط تشریحی عقده‌های قاعده ای به قشر مغز و تالاموس، در نمای سه بعدی نشان داده شده است.

Figure 57-10 Relationship of the basal ganglial circuitry to the corticospinal-cerebellar system for movement control.

شکل ۵۷-۱۰ رابطه مدار عقده ای قاعده ای با سیستم قشر نخاعی- مخچه ای برای کنترل حرکت.

Figure 57-11 Putamen circuit through the basal ganglia for subconscious execution of learned patterns of movement.

شکل ۵۷-۱۱ مدار پوتامن از طریق عقده‌های قاعده‌ای برای اجرای ناخودآگاه الگوهای حرکتی آموخته شده.

Abnormal Function in the Putamen Circuit: Athetosis, Hemiballismus, and Chorea. How does the putamen circuit function to help execute patterns of movement? Little is known about this function. However, when a portion of the circuit is damaged or blocked, certain patterns of movement become severely abnormal. For example, lesions in the globus pallidus frequently lead to spontaneous and of- ten continuous writhing movements of a hand, an arm, the neck, or the face. These movements are called athetosis.

عملکرد غیر طبیعی در مدار پوتامن: آتتوز، همیبالیسموس، و کریا. مدار پوتامن چگونه به اجرای الگوهای حرکتی کمک می‌کند؟ اطلاعات کمی‌در مورد این عملکرد وجود دارد. با این حال، هنگامی‌که بخشی از مدار آسیب دیده یا مسدود می‌شود، الگوهای حرکتی خاصی به شدت غیرعادی می‌شوند. به عنوان مثال، ضایعات در گلوبوس پالیدوس اغلب منجر به حرکات خود به خود و اغلب ممتد انقباض دست، بازو، گردن یا صورت می‌شود. به این حرکات آتتوز می‌گویند.

A lesion in the subthalamus often leads to sudden flailing movements of an entire limb, a condition called hemiballismus.

ک ضایعه در ساب تالاموس اغلب منجر به حرکات ناگهانی شل شدن کل اندام می‌شود، وضعیتی به نام همیبالیسموس.

Multiple small lesions in the putamen lead to flicking movements in the hands, face, and other parts of the body, called chorea.

ضایعات کوچک متعدد در پوتامن منجر به حرکات تکان‌دهنده در دست‌ها، صورت و سایر قسمت‌های بدن می‌شود که به آن کوریا می‌گویند.

Lesions of the substantia nigra lead to the common and extremely severe disease of rigidity, akinesia, and tremors known as Parkinson’s disease, which we discuss in more detail later in this chapter.

ضایعات جسم سیاه منجر به بیماری شایع و بسیار شدید سفتی، آکینزی و لرزش می‌شود که به نام بیماری پارکینسون شناخته می‌شود، که در ادامه این فصل به تفصیل بیشتر در مورد آن صحبت خواهیم کرد.

Figure 57-12 Caudate circuit through the basal ganglia for cognitive planning of sequential and parallel motor patterns to achieve specific conscious goals.

شکل ۵۷-۱۲ مدار دمی‌از طریق عقده‌های قاعده‌ای برای برنامه ریزی شناختی الگوهای حرکتی متوالی و موازی برای دستیابی به اهداف آگاهانه خاص.

ROLE OF THE BASAL GANGLIA FOR COGNITIVE CONTROL OF MOTOR PATTERN SEQUENCES-THE CAUDATE CIRCUIT

The term cognition means the thinking processes of the brain, using both sensory input to the brain plus information already stored in memory. Most of our motor actions occur as a consequence of thoughts generated in the mind, a process called cognitive control of motor activity. The caudate nucleus plays a major role in this cognitive control of motor activity.

نقش گانگلیا قاعده ای برای کنترل شناختی توالی‌های الگوی حرکتی – مدار دمی

اصطلاح شناخت به معنای فرآیندهای تفکر مغز است که از هر دو ورودی حسی به مغز به علاوه اطلاعات ذخیره شده در حافظه استفاده می‌کند. بیشتر اعمال حرکتی ما در نتیجه افکار ایجاد شده در ذهن اتفاق می‌افتد، فرآیندی که کنترل شناختی فعالیت حرکتی نامیده می‌شود. هسته دمی‌نقش اصلی را در این کنترل شناختی فعالیت حرکتی ایفا می‌کند.

The neural connections between the caudate nucleus and the corticospinal motor control system, shown in Figure 57-12, are somewhat different from those of the puta- men circuit. Part of the reason for this difference is that the caudate nucleus, as shown in Figure 57-9, extends into all lobes of the cerebrum, beginning anteriorly in the frontal lobes, then passing posteriorly through the parietal and occipital lobes, and finally curving forward again like the letter “C” into the temporal lobes. Furthermore, the caudate nucleus receives large amounts of its input from the association areas of the cerebral cortex overlying the caudate nucleus, mainly areas that also integrate the different types of sensory and motor information into usable thought patterns.

اتصالات عصبی بین هسته دمی‌و سیستم کنترل حرکتی قشر نخاعی، که در شکل ۱۲-۵۷ نشان داده شده است، تا حدودی با مدار پوتامن متفاوت است. بخشی از دلیل این تفاوت این است که هسته دمی، همانطور که در شکل ۹-۵۷ نشان داده شده است، به تمام لوب‌های مخ امتداد می‌یابد، از جلو در لوب‌های فرونتال شروع می‌شود، سپس از پشت از میان لوب‌های جداری و پس سری عبور می‌کند و در نهایت دوباره مانند حرف “C” به سمت لوب‌های گیجگاهی خمیده می‌شود. علاوه بر این، هسته دمی‌مقادیر زیادی از ورودی خود را از نواحی ارتباطی قشر مغز که روی هسته دمی‌پوشانده شده است، دریافت می‌کند، عمدتاً مناطقی که انواع مختلف اطلاعات حسی و حرکتی را نیز در الگوهای فکری قابل استفاده ادغام می‌کنند.

After the signals pass from the cerebral cortex to the caudate nucleus, they are transmitted to the internal globus pallidus, then to the relay nuclei of the ventroanterior and ventrolateral thalamus, and finally back to the prefrontal, premotor, and supplementary motor areas of the cerebral cortex, but with almost none of the returning signals passing directly to the primary motor cortex. Instead, the returning signals go to the accessory motor regions in the premotor and supplementary motor areas that are concerned with building sequential patterns of movement lasting 5 seconds or more instead of exciting individual muscle movements.

پس از عبور سیگنال‌ها از قشر مغز به هسته دمی، آنها به گلوبوس پالیدوس داخلی، سپس به هسته‌های رله تالاموس قدامی‌و بطنی جانبی و در نهایت به نواحی حرکتی جلوی پیشانی، پیش حرکتی و تکمیلی قشر مغز منتقل می‌شوند، اما به طور مستقیم به قشر حرکتی غیر گذرنده باز می‌گردند. در عوض، سیگنال‌های برگشتی به سمت نواحی حرکتی جانبی در نواحی حرکتی پیش‌موتور و تکمیلی می‌روند که به ساختن الگوهای متوالی حرکتی به مدت ۵ ثانیه یا بیشتر به‌جای حرکات هیجان‌انگیز عضلانی مربوط می‌شوند.

A good example of this phenomenon would be a person seeing a lion approach and then responding instantaneously and automatically by (1) turning away from the lion, (2) beginning to run, and (3) even attempting to climb a tree. Without the cognitive functions, the person might not have the instinctive knowledge, without thinking for too long a time, to respond quickly and appropriately. Thus, cognitive control of motor activity determines subconsciously, and within seconds, which patterns of movement will be used together to achieve a complex goal that might itself last for many seconds.

یک مثال خوب از این پدیده می‌تواند این باشد که شخصی یک شیر را ببیند که نزدیک می‌شود و سپس بلافاصله و به طور خودکار با (۱) دور شدن از شیر، (۲) شروع به دویدن و (۳) حتی تلاش برای بالا رفتن از درخت، پاسخ می‌دهد. بدون کارکردهای شناختی، فرد ممکن است دانش غریزی را نداشته باشد، بدون اینکه برای مدت طولانی فکر کند تا بتواند سریع و مناسب پاسخ دهد. بنابراین، کنترل شناختی فعالیت حرکتی به طور ناخودآگاه و در عرض چند ثانیه تعیین می‌کند که کدام الگوهای حرکتی با هم برای دستیابی به یک هدف پیچیده که ممکن است برای چندین ثانیه طول بکشد، مورد استفاده قرار گیرد.

FUNCTION OF THE BASAL GANGLIA TO CHANGE THE TIMING AND TO SCALE THE INTENSITY OF MOVEMENTS

Two important capabilities of the brain in controlling movement are to (1) determine how rapidly the movement is to be performed and (2) control how large the movement will be. For example, a person may write the letter “a” slowly or rapidly. Also, he or she may write a small “a” on a piece of paper or a large “A” on a chalk- board. Regardless of the choice, the proportional characteristics of the letter remain nearly the same.

عملکرد گانگلیا قاعده ای برای تغییر زمان و مقیاس کردن شدت حرکات

دو قابلیت مهم مغز در کنترل حرکت عبارتند از: (۱) تعیین سرعت انجام حرکت و (۲) کنترل بزرگی حرکت. به عنوان مثال، شخصی ممکن است حرف “الف” را به آرامی‌یا سریع بنویسد. همچنین، ممکن است یک «الف» کوچک روی یک تکه کاغذ یا یک «الف» بزرگ روی تخته گچی بنویسد. صرف نظر از انتخاب، ویژگی‌های متناسب حرف تقریباً یکسان است.

In patients with severe lesions of the basal ganglia, these timing and scaling functions are poor-in fact, sometimes they are nonexistent. Here again, the basal ganglia do not function alone; rather, they function in close association with the cerebral cortex. One especially important cortical area is the posterior parietal cortex, which is the locus of the spatial coordinates for motor control of all parts of the body, as well as for the relationship of the body and its parts to all its surroundings. Damage to this area does not produce simple deficits of sensory perception, such as loss of tactile sensation, blindness, or deafness. Instead, lesions of the posterior parietal cortex produce an inability to perceive objects accurately through normally functioning sensory mechanisms, a condition called agnosia. Figure 57-13 shows how a person with a lesion in the right posterior parietal cortex might try to copy drawings.

در بیماران مبتلا به ضایعات شدید عقده‌های قاعده ای، این عملکردهای زمان بندی و پوسته پوسته شدن ضعیف هستند، در واقع گاهی اوقات وجود ندارند. در اینجا دوباره عقده‌های قاعده‌ای به تنهایی عمل نمی‌کنند. بلکه در ارتباط نزدیک با قشر مغز عمل می‌کنند. یکی از ناحیه‌های مهم قشری، قشر جداری خلفی است که محل مختصات فضایی برای کنترل حرکتی تمام قسمت‌های بدن و همچنین برای ارتباط بدن و قسمت‌های آن با تمام محیط اطرافش است. آسیب به این ناحیه باعث نقص ساده ادراک حسی مانند از دست دادن حس لامسه، نابینایی یا ناشنوایی نمی‌شود. در عوض، ضایعات قشر جداری خلفی ناتوانی در درک دقیق اشیاء را از طریق مکانیسم‌های حسی با عملکرد طبیعی ایجاد می‌کنند، وضعیتی به نام آگنوزیا. شکل ۵۷-۱۳ نشان می‌دهد که چگونه یک فرد با ضایعه در قشر جداری خلفی راست ممکن است سعی کند نقاشی‌ها را کپی کند.

In these cases, the patient’s ability to copy the left side of the drawings is severely impaired. Also, such a person will always try to avoid using his or her left arm, left hand, or other portions of his or her left body for the performance of tasks; the person may not even wash this side of the body (personal neglect syndrome), almost not knowing that these parts of the body exist.

در این موارد، توانایی بیمار در کپی کردن سمت چپ نقاشی‌ها به شدت مختل می‌شود. همچنین چنین فردی همیشه سعی می‌کند از استفاده از بازوی چپ، دست چپ یا سایر قسمت‌های بدن چپ خود برای انجام وظایف خودداری کند. ممکن است فرد حتی این طرف بدن را نشوید (سندرم غفلت شخصی)، تقریباً نداند که این قسمت‌های بدن وجود دارد.

Because the caudate circuit of the basal ganglial system functions mainly with association areas of the cerebral cortex, such as the posterior parietal cortex, presumably the timing and scaling of movements are functions of this caudate cognitive motor control circuit. However, our understanding of basal ganglia function is still so imprecise that much of what is discussed in the last few sections is analytical deduction rather than proven fact.

از آنجایی که مدار دمی‌سیستم گانگلیونی قاعده ای عمدتاً با نواحی ارتباطی قشر مغز مانند قشر جداری خلفی کار می‌کند، احتمالاً زمان بندی و پوسته پوسته شدن حرکات از توابع این مدار کنترل حرکت شناختی دمی‌است. با این حال، درک ما از عملکرد عقده‌های قاعده‌ای هنوز آنقدر مبهم است که بسیاری از آنچه در چند بخش اخیر مورد بحث قرار گرفته است، به جای واقعیت اثبات شده، استنتاج تحلیلی است.

Figure 57-13 Illustration of drawings that might be made by a per- son who has neglect syndrome caused by severe damage in his or her right posterior parietal cortex compared with the actual drawing the patient was requested to copy. Note that the person’s ability to copy the left side of the drawings is severely impaired.

شکل ۵۷-۱۳ تصویری از نقاشی‌هایی که ممکن است توسط فردی که سندرم غفلت ناشی از آسیب شدید در قشر جداری خلفی راست خود را دارد در مقایسه با نقاشی واقعی که از بیمار درخواست شده بود تا کپی کند. توجه داشته باشید که توانایی فرد برای کپی کردن سمت چپ نقاشی‌ها به شدت مختل شده است.

FUNCTIONS OF SPECIFIC NEUROTRANSMITTER SUBSTANCES IN THE BASAL GANGLIAL SYSTEM

Figure 57-14 demonstrates the interplay of several specific neurotransmitters that are known to function in the basal ganglia, showing the following: (1) dopamine path- ways from the substantia nigra to the caudate nucleus and putamen; (2) gamma-aminobutyric acid (GABA) path- ways from the caudate nucleus and putamen to the globus pallidus and substantia nigra; (3) acetylcholine pathways from the cortex to the caudate nucleus and putamen; and (4) multiple general pathways from the brain stem that secrete norepinephrine, serotonin, enkephalin, and several other neurotransmitters in the basal ganglia, as well as in other parts of the cerebrum. In addition to all these are multiple glutamate pathways that provide most of the excitatory signals (not shown in the figure) that balance out the large numbers of inhibitory signals transmitted especially by the dopamine, GABA, and serotonin inhibitory transmitters. We have more to say about some of these neurotransmitter and hormonal systems in subsequent sections when we discuss diseases of the basal ganglia, as well as in subsequent chapters when we discuss behavior, sleep, wakefulness, and functions of the auto- nomic nervous system.

توابع مواد انتقال دهنده عصبی خاص در سیستم گانگلیال بازال

شکل ۵۷-۱۴ اثر متقابل چندین انتقال دهنده عصبی خاص را نشان می‌دهد که در گانگلیون‌های پایه عمل می‌کنند و موارد زیر را نشان می‌دهد: (۱) مسیرهای دوپامین از جسم سیاه به هسته دمی‌و پوتامن. (۲) مسیرهای گاما آمینوبوتیریک اسید (GABA) از هسته دمی‌و پوتامن به گلوبوس پالیدوس و ماده سیاه. (۳) مسیرهای استیل کولین از قشر به هسته دمی‌و پوتامن. و (۴) چندین مسیر کلی از ساقه مغز که نوراپی نفرین، سروتونین، انکفالین و چندین انتقال دهنده عصبی دیگر را در گانگلیون‌های پایه و همچنین در سایر قسمت‌های مغز ترشح می‌کنند. علاوه بر همه اینها، مسیرهای گلوتاماتی متعددی وجود دارد که بیشتر سیگنال‌های تحریکی را ارائه می‌کنند (در شکل نشان داده نشده است) که تعداد زیادی از سیگنال‌های بازدارنده منتقل شده به ویژه توسط فرستنده‌های بازدارنده دوپامین، GABA و سروتونین را متعادل می‌کند. ما در مورد برخی از این سیستم‌های انتقال‌دهنده عصبی و هورمونی در بخش‌های بعدی وقتی درباره بیماری‌های عقده‌های قاعده‌ای بحث می‌کنیم، و همچنین در فصل‌های بعدی وقتی درباره رفتار، خواب، بیداری، و عملکردهای سیستم عصبی خودکار بحث می‌کنیم، چیزهای بیشتری برای گفتن داریم.

For the present, it should be remembered that GABA functions as an inhibitory neurotransmitter. Therefore, GABA neurons in the feedback loops from the cortex through the basal ganglia and then back to the cortex make virtually all these loops negative feedback loops, rather than positive feedback loops, thus lending stability to the motor control systems. Dopamine also functions as an inhibitory neurotransmitter in most parts of the brain, so it also functions as a stabilizer under some conditions.

در حال حاضر، باید به خاطر داشت که GABA به عنوان یک انتقال دهنده عصبی بازدارنده عمل می‌کند. بنابراین، نورون‌های GABA در حلقه‌های بازخورد از قشر از طریق عقده‌های قاعده‌ای و سپس به قشر بازمی‌گردند، عملاً همه این حلقه‌ها را به جای حلقه‌های بازخورد مثبت، حلقه‌های بازخورد منفی می‌سازند، بنابراین به سیستم‌های کنترل حرکتی ثبات می‌دهند. دوپامین همچنین به عنوان یک انتقال دهنده عصبی بازدارنده در بیشتر قسمت‌های مغز عمل می‌کند، بنابراین در برخی شرایط به عنوان یک تثبیت کننده نیز عمل می‌کند.

Figure 57-14 Neuronal pathways that secrete different types of neurotransmitter substances in the basal ganglia. Ach, Acetylcholine; GABA, gamma-aminobutyric acid.

شکل ۵۷-۱۴ مسیرهای عصبی که انواع مختلفی از مواد انتقال دهنده عصبی را در گانگلیون‌های پایه ترشح می‌کنند. آچ، استیل کولین؛ گابا، گاما آمینوبوتیریک اسید.

Clinical Syndromes Resulting From Damage to the Basal Ganglia

Aside from athetosis and hemiballismus, which have al- ready been mentioned in relation to lesions in the globus pallidus and subthalamus, two other major diseases result from damage in the basal ganglia. These diseases are Parkinson’s disease and Huntington’s disease.

سندرم‌های بالینی ناشی از آسیب به گانگلیون‌های پایه

جدای از آتتوز و همیبالیسموس که قبلاً در رابطه با ضایعات در گلوبوس پالیدوس و ساب تالاموس ذکر شده است، دو بیماری عمده دیگر ناشی از آسیب در عقده‌های قاعده ای هستند. این بیماری‌ها بیماری پارکینسون و‌هانتینگتون هستند.

Parkinson’s Disease

Parkinson’s disease, which is also known as paralysis agitans, results from widespread degeneration of the portion of the substantia nigra (the pars compacta) that sends dopamine-secreting nerve fibers to the caudate nucleus and putamen. The disease is characterized by the following: (1) rigidity of much of the musculature of the body; (2) involuntary tremor at a fixed rate of 3 to 6 cycles/sec of the involved areas, even when the person is resting; (3) serious difficulty in initiating movement, called akinesia; (4) postural instability caused by impaired postural reflexes, leading to poor balance and falls; and (5) other motor symptoms, including dysphagia (impaired ability to swallow), speech disorders, gait disturbances, and fatigue.

بیماری پارکینسون

بیماری پارکینسون، که به عنوان آژیتانس فلجی نیز شناخته می‌شود، ناشی از انحطاط گسترده بخشی از ماده سیاه (پارس فشرده) است که رشته‌های عصبی ترشح‌کننده دوپامین را به هسته دمی‌و پوتامن می‌فرستد. این بیماری با موارد زیر مشخص می‌شود: (۱) سفتی بخش زیادی از ماهیچه‌های بدن. (۲) لرزش غیر ارادی با نرخ ثابت ۳ تا ۶ سیکل در ثانیه از نواحی درگیر، حتی زمانی که فرد در حال استراحت است. (۳) مشکل جدی در شروع حرکت، به نام آکینزی. (۴) بی ثباتی وضعیتی ناشی از اختلال در رفلکس‌های وضعیتی، که منجر به تعادل ضعیف و سقوط می‌شود. و (۵) سایر علائم حرکتی، از جمله دیسفاژی (اختلال در توانایی بلع)، اختلالات گفتاری، اختلالات راه رفتن، و خستگی.

The causes of these abnormal motor effects are not fully understood. However, the dopamine secreted in the caudate nucleus and putamen is an inhibitory transmitter; therefore, destruction of the dopaminergic neurons in the substantia nigra theoretically would allow the cau- date nucleus and putamen to become overly active and possibly cause continuous output of excitatory signals to the corticospinal motor control system. These signals could overly excite many or all of the muscles of the body, thus leading to rigidity in patients with Parkinson’s disease.

علل این اثرات حرکتی غیرطبیعی به طور کامل شناخته نشده است. با این حال، دوپامین ترشح شده در هسته دمی‌و پوتامن یک انتقال دهنده مهاری است. بنابراین، تخریب نورون‌های دوپامینرژیک در ماده سیاه از نظر تئوری به هسته و پوتامن اجازه می‌دهد بیش از حد فعال شده و احتمالاً باعث خروجی مداوم سیگنال‌های تحریکی به سیستم کنترل حرکتی قشر نخاعی شود. این سیگنال‌ها می‌توانند بیش از حد بسیاری از ماهیچه‌های بدن یا همه آن‌ها را تحریک کنند و در نتیجه منجر به سفتی در بیماران مبتلا به بیماری پارکینسون شوند.

Some of the feedback circuits might easily oscillate be- cause of high feedback gains after loss of their inhibition, leading to the tremor of Parkinson’s disease. This tremor is quite different from that of cerebellar disease because it occurs during all waking hours and therefore is an involuntary tremor, in contradistinction to cerebellar tremor, which occurs only when the person performs intentionally initiated movements.

برخی از مدارهای بازخورد ممکن است به راحتی به دلیل افزایش بازخورد پس از از دست دادن مهار خود، نوسان کنند و منجر به لرزش بیماری پارکینسون شود. این لرزش با لرزش بیماری مخچه کاملاً متفاوت است زیرا در تمام ساعات بیداری رخ می‌دهد و بنابراین یک لرزش غیرارادی است، برخلاف لرزش مخچه، که تنها زمانی رخ می‌دهد که فرد حرکاتی را که عمداً شروع شده است، انجام دهد.

The akinesia that occurs in Parkinson’s disease is often much more distressing to the patient than are the symptoms of muscle rigidity and tremor, because a person with severe Parkinson’s disease must exert the highest degree of concentration to perform even the simplest movement. The mental effort, even mental anguish, that is necessary to make the desired movements is often at the limit of the patient’s willpower. Then, when the movements do occur, they are usually stiff and staccato in character instead of smooth. The cause of this akinesia is still speculative. How- ever, dopamine secretion in the limbic system, especially in the nucleus accumbens, is often decreased, along with its decrease in the basal ganglia. It has been suggested that this decrease might reduce the psychic drive for motor activity so greatly that akinesia results.

آکینزی که در بیماری پارکینسون رخ می‌دهد اغلب بسیار بیشتر از علائم سفتی و لرزش عضلانی برای بیمار آزاردهنده است، زیرا فرد مبتلا به بیماری پارکینسون شدید باید بالاترین درجه تمرکز را داشته باشد تا حتی ساده ترین حرکت را انجام دهد. تلاش ذهنی، حتی اضطراب ذهنی، که برای انجام حرکات مورد نظر ضروری است، اغلب در حد اراده بیمار است. سپس، هنگامی‌که حرکات انجام می‌شود، معمولاً به جای صاف بودن، سفت و استاکاتو هستند. علت این آکینزی هنوز حدس و گمان است. با این حال، ترشح دوپامین در سیستم لیمبیک، به ویژه در هسته اکومبنس، اغلب کاهش می‌یابد، همراه با کاهش آن در گانگلیون‌های پایه. پیشنهاد شده است که این کاهش ممکن است انگیزه روانی برای فعالیت حرکتی را تا حد زیادی کاهش دهد که منجر به آکینزی شود.

Nonmotor features of Parkinson’s disease include sleep disturbances, depression and anxiety, autonomic dysfunction, and cognitive impairment in advanced stages.

ویژگی‌های غیرحرکتی بیماری پارکینسون شامل اختلالات خواب، افسردگی و اضطراب، اختلال عملکرد اتونومیک و اختلال شناختی در مراحل پیشرفته است.

Treatment With L-Dopa. Administration of the drug L- dopa to patients with Parkinson’s disease usually ameliorates many of the motor disturbances, especially the rigidity and akinesia, but has little beneficial effect on nonmotor symptoms. The reason for the amelioration of motor disorders is believed to be that L-dopa is converted in the brain into dopamine, and the dopamine then restores the normal balance between inhibition and excitation in the caudate nucleus and putamen. Administration of dopamine does not have the same effect because dopamine has a chemical structure that will not allow it to pass through the blood- brain barrier; the slightly different structure of L-dopa al- lows it to pass through this barrier.

درمان با ال-دوپا. تجویز داروی L-dopa به بیماران مبتلا به بیماری پارکینسون معمولاً بسیاری از اختلالات حرکتی، به ویژه سفتی و آکینزی را بهبود می‌بخشد، اما تأثیر مفید کمی‌بر علائم غیرحرکتی دارد. اعتقاد بر این است که دلیل بهبود اختلالات حرکتی این است که L-dopa در مغز به دوپامین تبدیل می‌شود و سپس دوپامین تعادل طبیعی بین مهار و تحریک را در هسته دمی‌و پوتامن باز می‌گرداند. تجویز دوپامین اثر مشابهی ندارد زیرا دوپامین دارای ساختار شیمیایی است که اجازه عبور آن را از سد خونی مغزی نمی‌دهد. ساختار کمی‌متفاوت L-dopa به آن اجازه می‌دهد تا از این مانع عبور کند.

Treatment With Monoamine Oxidase Inhibitors. An- other treatment for Parkinson’s disease includes drugs that inhibit monoamine oxidase, which is responsible for destruction of most of the dopamine after it has been secreted. Therefore, any dopamine that is released remains in the basal ganglial tissues for a longer time. In addition, for reasons that are not understood, this treatment helps to slow destruction of the dopamine-secreting neurons in the substantia nigra. Therefore, appropriate combinations of L-dopa therapy along with monoamine oxidase inhibitor therapy usually provide much better treatment than use of one of these drugs alone.

درمان با مهارکننده‌های مونوآمین اکسیداز. یکی دیگر از درمان‌های بیماری پارکینسون شامل داروهایی است که مونوآمین اکسیداز را مهار می‌کنند که مسئول تخریب بیشتر دوپامین پس از ترشح است. بنابراین، هر دوپامینی که آزاد می‌شود برای مدت طولانی تری در بافت‌های گانگلیونی بازال باقی می‌ماند. علاوه بر این، به دلایلی که مشخص نیست، این درمان به کاهش سرعت تخریب نورون‌های ترشح کننده دوپامین در جسم سیاه کمک می‌کند. بنابراین، ترکیبات مناسب درمان L-dopa همراه با درمان با مهارکننده مونوآمین اکسیداز معمولاً درمان بسیار بهتری را نسبت به استفاده از یکی از این داروها به تنهایی ارائه می‌دهد.

Treatment With Transplanted Fetal Dopamine Cells. Transplantation of fetal dopamine-secreting brain cells into the caudate nuclei and putamen has been used with some short-term success to treat Parkinson’s disease. If persistence could be achieved, perhaps this treatment would become the treatment of the future.

درمان با سلول‌های دوپامین پیوندی جنین. پیوند سلول‌های مغزی ترشح کننده دوپامین جنین به هسته‌های دمی‌و پوتامن با موفقیت کوتاه مدت برای درمان بیماری پارکینسون مورد استفاده قرار گرفته است. اگر پایداری حاصل شود، شاید این درمان به درمان آینده تبدیل شود.

Huntington’s Disease (Huntington’s Chorea)

Huntington’s disease is an autosomal dominant hereditary disorder that usually begins causing symptoms at age 30 to 40 years. It is characterized at first by flicking movements in individual muscles and then progressive severe distortional movements of the entire body. In addition, severe dementia develops along with the motor dysfunctions.

بیماری‌هانتینگتون (هانتینگتون کریا)

بیماری‌هانتینگتون یک اختلال ارثی اتوزومال غالب است که معمولاً در سنین ۳۰ تا ۴۰ سالگی علائم ایجاد می‌کند. در ابتدا با حرکات تکان دهنده در ماهیچه‌ها و سپس حرکات انحرافی شدید پیشرونده کل بدن مشخص می‌شود. علاوه بر این، زوال عقل شدید همراه با اختلالات حرکتی ایجاد می‌شود.

The abnormal movements of Huntington’s disease are believed to be caused by the loss of most of the cell bodies of the GABA-secreting neurons in the caudate nucleus and putamen and the loss of acetylcholine-secreting neurons in many parts of the brain. The axon terminals of the GABA neurons normally inhibit portions of the globus pallidus and substantia nigra. This loss of inhibition is believed to allow spontaneous outbursts of globus pallidus and substantia nigra activity that cause the distortional movements.

اعتقاد بر این است که حرکات غیرطبیعی بیماری‌هانتینگتون به دلیل از بین رفتن اکثر سلول‌های عصبی ترشح کننده GABA در هسته دمی‌و پوتامن و از دست دادن نورون‌های ترشح کننده استیل کولین در بسیاری از قسمت‌های مغز ایجاد می‌شود. پایانه‌های آکسون نورون‌های گابا معمولاً بخش‌هایی از گلوبوس پالیدوس و ماده سیاه را مهار می‌کنند. اعتقاد بر این است که این از دست دادن بازداری باعث فوران خود به خودی گلوبوس پالیدوس و فعالیت ماده سیاه می‌شود که باعث حرکات اعوجاجی می‌شود.

Dementia in persons with Huntington’s disease prob- ably does not result from the loss of GABA neurons but from the loss of acetylcholine-secreting neurons, perhaps especially in the thinking areas of the cerebral cortex.

زوال عقل در افراد مبتلا به بیماری‌هانتینگتون احتمالاً ناشی از از دست دادن نورون‌های GABA نیست، بلکه ناشی از از دست دادن نورون‌های ترشح کننده استیل کولین است، شاید به ویژه در نواحی فکری قشر مغز.

The abnormal gene that causes Huntington’s disease has been found; it has a codon (CAG) that repeats many times and codes for multiple extra glutamine amino acids in the molecular structure of an abnormal neuronal cell protein called huntingtin that causes the symptoms. How this protein causes the disease effects is now the question for major research efforts.

ژن غیر طبیعی که باعث بیماری‌هانتینگتون می‌شود، پیدا شده است. یک کدون (CAG) دارد که بارها تکرار می‌شود و چندین اسید آمینه گلوتامین اضافی را در ساختار مولکولی یک پروتئین سلول عصبی غیرطبیعی به نام‌هانتینگتین کد می‌کند که باعث ایجاد علائم می‌شود. این که چگونه این پروتئین اثرات بیماری را ایجاد می‌کند اکنون سوالی است که برای تلاش‌های تحقیقاتی عمده مطرح می‌شود.

INTEGRATION OF THE MANY PARTS OF THE TOTAL MOTOR CONTROL SYSTEM

Finally, we will summarize as best we can what is known about overall control of movement. To do this, let us first give a synopsis of the different levels of control.

ادغام بسیاری از بخش‌های سیستم کنترل کل موتور

در نهایت، آنچه در مورد کنترل کلی حرکت شناخته شده است را به بهترین شکل ممکن خلاصه می‌کنیم. برای انجام این کار، اجازه دهید ابتدا خلاصه ای از سطوح مختلف کنترل ارائه دهیم.

SPINAL LEVEL

Programmed in the spinal cord are local patterns of movement for all muscle areas of the body-for example, programmed withdrawal reflexes that pull any part of the body away from a source of pain. The cord is the locus also of complex patterns of rhythmic motions such as to-and- fro movement of the limbs for walking, plus reciprocal motions on opposite sides of the body or of the hindlimbs versus the forelimbs in four-legged animals.

سطح ستون فقرات

برنامه ریزی شده در نخاع، الگوهای حرکتی موضعی برای تمام نواحی عضلانی بدن است – برای مثال، رفلکس‌های برنامه ریزی شده عقب نشینی که هر بخشی از بدن را از منبع درد دور می‌کند. طناب همچنین محل الگوهای پیچیده حرکات موزون مانند حرکت رفت و برگشت اندام‌ها برای راه رفتن، به علاوه حرکات متقابل در طرفین مخالف بدن یا اندام‌های عقبی در مقابل اندام‌های جلویی در حیوانات چهار پا است.

All these programs of the cord can be commanded into action by higher levels of motor control, or they can be inhibited while the higher levels take over control.

تمام این برنامه‌های نخاع می‌توانند با سطوح بالاتری از کنترل موتور فرمان اجرا شوند، یا می‌توان آن‌ها را در حالی که سطوح بالاتر کنترل می‌کنند، مهار کرد.

HINDBRAIN LEVEL

The hindbrain provides two major functions for general motor control of the body: (1) maintenance of axial tone of the body for the purpose of standing and (2) continuous modification of the degrees of tone in the different muscles in response to information from the vestibular apparatuses for the purpose of maintaining body equilibrium.

سطح مغز عقب

مغز عقبی دو عملکرد اصلی را برای کنترل حرکتی عمومی‌بدن انجام می‌دهد: (۱) حفظ تون محوری بدن به منظور ایستادن و (۲) تغییر مداوم درجات تون در عضلات مختلف در پاسخ به اطلاعات دستگاه‌های دهلیزی به منظور حفظ تعادل بدن.

MOTOR CORTEX LEVEL

The motor cortex system provides most of the activating motor signals to the spinal cord. It functions partly by issuing sequential and parallel commands that set into motion various cord patterns of motor action. It can also change the intensities of the different patterns or modify their tim- ing or other characteristics. When needed, the corticospinal system can bypass the cord patterns, replacing them with higher level patterns from the brain stem or cerebral cortex. The cortical patterns are usually complex; also, they can be “learned,” whereas cord patterns are mainly determined by heredity and are said to be “hard wired.”

سطح قشر موتور

سیستم قشر حرکتی بیشتر سیگنال‌های حرکتی فعال کننده را به نخاع می‌دهد. تا حدی با صدور دستورات متوالی و موازی عمل می‌کند که الگوهای طناب مختلف حرکت حرکتی را به حرکت در می‌آورد. همچنین می‌تواند شدت الگوهای مختلف را تغییر دهد یا زمان بندی یا سایر ویژگی‌های آنها را تغییر دهد. در صورت نیاز، سیستم قشر نخاعی می‌تواند الگوهای طناب را دور بزند و آنها را با الگوهای سطح بالاتر از ساقه مغز یا قشر مغز جایگزین کند. الگوهای قشری معمولاً پیچیده هستند. همچنین، می‌توان آنها را “یاد گرفت”، در حالی که الگوهای نخاع عمدتاً بر اساس وراثت تعیین می‌شوند و گفته می‌شود که “سیم سخت” هستند.

Associated Functions of the Cerebellum. The cerebellum functions with all levels of muscle control. It functions with the spinal cord especially to enhance the stretch reflex, so when a contracting muscle encounters an unexpectedly heavy load, a long stretch reflex signal transmitted all the way through the cerebellum and back again to the cord strongly enhances the load-resisting effect of the basic stretch reflex.

عملکردهای مرتبط مخچه. مخچه با تمام سطوح کنترل عضلانی کار می‌کند. به ویژه برای تقویت رفلکس کشش با نخاع کار می‌کند، بنابراین وقتی یک عضله در حال انقباض با بار سنگین غیرمنتظره ای مواجه می‌شود، یک سیگنال رفلکس کششی طولانی که از طریق مخچه و دوباره به طناب منتقل می‌شود، اثر مقاومت در برابر بار رفلکس اصلی کشش را به شدت افزایش می‌دهد.

At the brain stem level, the cerebellum functions to make the postural movements of the body, especially the rapid movements required by the equilibrium system, smooth and continuous and without abnormal oscillations.

در سطح ساقه مغز، مخچه به گونه ای عمل می‌کند که حرکات وضعیتی بدن، به ویژه حرکات سریع مورد نیاز سیستم تعادلی را صاف و پیوسته و بدون نوسانات غیرطبیعی می‌سازد.

At the cerebral cortex level, the cerebellum operates in association with the cortex to provide many accessory motor functions, especially to provide extra motor force for turning on muscle contraction rapidly at the start of a movement. Near the end of each movement, the cerebellum turns on antagonist muscles at exactly the right time and with proper force to stop the movement at the intended point. Furthermore, almost all aspects of this turn-on/turn-off patterning by the cerebellum can be learned with experience.

در سطح قشر مخ، مخچه در ارتباط با قشر مغز عمل می‌کند تا بسیاری از عملکردهای حرکتی جانبی را فراهم کند، به ویژه برای ایجاد نیروی حرکتی اضافی برای روشن کردن انقباض عضلانی سریع در شروع حرکت. نزدیک پایان هر حرکت، مخچه دقیقاً در زمان مناسب و با نیروی مناسب عضلات آنتاگونیست را روشن می‌کند تا حرکت را در نقطه مورد نظر متوقف کند. علاوه بر این، تقریباً تمام جنبه‌های این الگوبرداری روشن/خاموش توسط مخچه را می‌توان با تجربه آموخت.

The cerebellum functions with the cerebral cortex at still another level of motor control; it helps to program in advance muscle contractions that are required for smooth progression from a present rapid movement in one direction to the next rapid movement in another direction, with all this occurring in a fraction of a second. The neural circuit for this passes from the cerebral cortex to the large lateral zones of the cerebellar hemispheres and then back to the cerebral cortex.

مخچه با قشر مخ در سطح دیگری از کنترل حرکتی کار می‌کند. این کمک می‌کند تا انقباضات عضلانی را از قبل برنامه ریزی کنید که برای پیشرفت صاف از یک حرکت سریع فعلی در یک جهت به حرکت سریع بعدی در جهت دیگر لازم است، با همه اینها در کسری از ثانیه اتفاق می‌افتد. مدار عصبی برای این کار از قشر مخ به مناطق بزرگ جانبی نیمکره‌های مخچه می‌رود و سپس به قشر مخ باز می‌گردد.

The cerebellum functions mainly when rapid muscle movements are required. Without the cerebellum, slow and calculated movements can still occur, but it is difficult for the corticospinal system to achieve rapid and changing intended movements to execute a particular goal or especially to progress smoothly from one rapid movement to the next.

مخچه عمدتاً زمانی عمل می‌کند که به حرکات سریع عضلانی نیاز باشد. بدون مخچه، حرکات آهسته و حساب شده همچنان می‌تواند رخ دهد، اما برای سیستم قشر نخاعی دستیابی به حرکات سریع و متغییر مورد نظر برای اجرای یک هدف خاص یا به ویژه پیشرفت نرم از یک حرکت سریع به حرکت دیگر دشوار است.

Associated Functions of the Basal Ganglia. The basal ganglia are essential to motor control in ways entirely different from those of the cerebellum. Their most important functions are (1) to help the cortex execute subconscious but learned patterns of movement and (2) to help plan multiple parallel and sequential patterns of movement that the mind puts together to accomplish a purposeful task.

توابع مرتبط گانگلیون‌های قاعده‌ای. عقده‌های قاعده ای برای کنترل حرکتی به روش‌هایی کاملاً متفاوت از مخچه ضروری هستند. مهمترین کارکردهای آنها (۱) کمک به قشر مغز در اجرای الگوهای حرکتی ناخودآگاه اما آموخته شده و (۲) کمک به برنامه ریزی چندین الگوی حرکتی موازی و متوالی است که ذهن برای انجام یک کار هدفمند در کنار هم قرار می‌دهد.

The types of motor patterns that require the basal ganglia include those for writing all the different letters of the alphabet, for throwing a ball, and for typing. Also, the basal ganglia are required to modify these patterns for writing small or writing very large, thus controlling dimensions of the patterns.

انواع الگوهای حرکتی که به عقده‌های قاعده‌ای نیاز دارند شامل مواردی برای نوشتن تمام حروف مختلف الفبا، پرتاب توپ و تایپ می‌شود. همچنین عقده‌های قاعده ای باید این الگوها را برای نوشتن کوچک یا بسیار بزرگ تغییر دهند و در نتیجه ابعاد الگوها را کنترل کنند.

At a still higher level of control is another combined cerebral and basal ganglia circuit, beginning in the think- ing processes of the cerebrum to provide overall sequen- tial steps of action for responding to each new situation, such as planning one’s immediate motor response to an assailant or one’s sequential response to an unexpectedly fond embrace.

در سطح بالاتری از کنترل، یک مدار عقده‌های مغزی و پایه ترکیبی دیگری وجود دارد که در فرآیندهای فکری مغز آغاز می‌شود تا مراحل کلی متوالی عمل را برای واکنش به هر موقعیت جدید، مانند برنامه‌ریزی واکنش حرکتی فوری به مهاجم یا پاسخ متوالی فرد به یک آغوش غیرمنتظره، ارائه دهد.

WHAT DRIVES US TO ACTION?

What is it that arouses us from inactivity and sets into play our trains of movement? We are beginning to learn about the motivational systems of the brain. Basically, the brain has an older core located beneath, anterior, and lateral to the thalamus-including the hypothalamus, amygdala, hippocampus, septal region anterior to the hypothalamus and thalamus, and even old regions of the thalamus and cere- bral cortex. All of these function together to initiate most motor and other functional activities of the brain. These areas are collectively called the limbic system of the brain. We discuss this system in more detail in Chapter 59.

چه چیزی ما را به اقدام سوق می‌دهد؟

چه چیزی ما را از بی تحرکی بیدار می‌کند و قطارهای حرکتی ما را وارد بازی می‌کند؟ ما در حال یادگیری در مورد سیستم‌های انگیزشی مغز هستیم. اساساً، مغز دارای یک هسته قدیمی‌تر است که در زیر، قدامی‌و جانبی تالاموس قرار دارد – از جمله هیپوتالاموس، آمیگدال، هیپوکامپ، ناحیه سپتوم جلوی هیپوتالاموس و تالاموس، و حتی مناطق قدیمی‌تالاموس و قشر مخ. همه اینها با هم برای شروع بیشتر فعالیت‌های حرکتی و عملکردی دیگر مغز عمل می‌کنند. این مناطق در مجموع سیستم لیمبیک مغز نامیده می‌شوند. این سیستم را در فصل ۵۹ با جزئیات بیشتری مورد بحث قرار می‌دهیم.

Bibliography

کتابشناسی

Beckinghausen J, Sillitoe RV: Insights into cerebellar development and connectivity. Neurosci Lett 688:2, 2019.

Bostan AC, Strick PL: The basal ganglia and the cerebellum: nodes in an integrated network. Nat Rev Neurosci 19:338, 2018.

Bushart DD, Shakkottai VG: lon channel dysfunction in cerebellar ataxia. Neurosci Lett 688:41, 2019.

Cerminara NL, Lang EJ, Sillitoe RV, Apps R: Redefining the cerebellar cortex as an assembly of non-uniform Purkinje cell microcircuits. Nat Rev Neurosci 16:79, 2015.

Chadderton P, Schaefer AT, Williams SR, Margrie TW: Sensory-evoked synaptic integration in cerebellar and cerebral cortical neurons. Nat Rev Neurosci 15:71, 2014.

De Zeeuw CI, Hoebeek FE, Bosman LW, et al: Spatiotemporal firing patterns in the cerebellum. Nat Rev Neurosci 12:327, 2011.

De Zeeuw CI, Ten Brinke MM: Motor learning and the cerebellum. Cold Spring Harb Perspect Biol 2015 Sep 1;7(9):a021683. doi: 10.1101/cshperspect.a021683

Eidelberg D, Surmeier DJ: Brain networks in Huntington disease. J Clin Invest 121:484, 2011.

Elkouzi A, Vedam-Mai V, Eisinger RS, Okun MS: Emerging therapies in Parkinson disease – repurposed drugs and new approaches. Nat Rev Neurol 15:204, 2019.
Gao Z, van Beugen BJ, De Zeeuw Cl: Distributed synergistic plasticity and cerebellar learning. Nat Rev Neurosci 13:619, 2012.

Hallett PJ, Cooper O, Sadi D et al: Long-term health of dopamin- ergic neuron transplants in Parkinson’s disease patients. Cell Rep 7:1755, 2014.

Hikosaka O, Kim HF, Amita H et al: Direct and indirect pathways for choosing objects and actions. Eur J Neurosci 49:637, 2019.

Okun MS: Deep-brain stimulation for Parkinson’s disease. N Engl J Med 367:1529, 2012.

Sathyanesan A, Zhou J, Scafidi J, Heck DH, Sillitoe RV, Gallo V: Emerg- ing connections between cerebellar development, behaviour and complex brain disorders. Nat Rev Neurosci 20:298, 2019.

Shepherd GM: Corticostriatal connectivity and its role in disease. Nat Rev Neurosci 14:278, 2013.

Ten Brinke MM, Boele HJ, De Zeeuw Cl: Conditioned climbing fiber responses in cerebellar cortex and nuclei. Neurosci Lett 688:26, 2019.

Therrien AS, Bastian AJ: The cerebellum as a movement sensor. Neu- rosci Lett 688:37, 2019.

Ullsperger M, Danielmeier C, Jocham G: Neurophysiology of perfor- mance monitoring and adaptive behavior. Physiol Rev 94:35, 2014.

Zuccato C, Valenza M, Cattaneo E: Molecular mechanisms and po- tential therapeutical targets in Huntington’s disease. Physiol Rev 90:905, 2010.

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---