Structurile anatomo-fiziologice implicate in realizarea echilibrului corporal

Structurile anatomo-fiziologice implicate in realizarea echilibrului corporal

Pozitia de echilibru se mentine datorita grupelor musculare care actioneaza reflex, pe baza informatiilor ce vin de la receptorii vestibulari, vizuali, proprioceptorii muschilor gatului, trunchiului si membrelor, exteroceptorii cutanati. Toate informatiile ajung la SNC si dau reactii statice generale, locale si segmentare (tabel 1- anexe)

1. Analizatorul vestibular

Receptorii vestibulari sau ai simtului echilibrului static si dinamic ai corpului sunt reprezentati de maculele din utricula si sacula si de crestele ampulare ale canalelor semicirculare aflate in urechea interna (fig. 1 -anexe)

Macula inregistreaza pozitia statica a capului, in utricula se receptioneaza miscarile orizontale, iar in sacula cele verticale. Crestele ampulare sunt sensibile la miscarile giratorii, constituind punctul de plecare in aprecierea directiei de miscare.

Receptorii vestibulari detecteaza si informeaza asupra pozitiei corpului in raport cu linia gravitationala ca si in raport cu miscarile capului (flexie, extensie, rotatie, latero-flexie).

Excitatiile vestibulare in ceea ce priveste pozitia capului si corpului in repaus provin de la macule, iar cele referitoare la echilibrarea corpului in timpul mersului provin de la crestele ampulare.

Nervul vestibular constituie o parte componenta a cailor vestibulare.

De la zonele senzoriale din utricula, sacula si canalele semicirculare pleaca o serie de fibre nervoase care sunt dendritele protoneuronului, a carei celula este situata in ganglionul Scarpa, situat in profunzimea conductului auditiv

intern. Axonii acestor celule formeaza nervul vestibular care se alatura nervului auditiv si are un traiect comun cu acesta, pana la locul de intrare in trunchiul cerebral, prin santul bulboprotuberantial. Nervul vestibular se termina in nucleii vestibulari asezati in partea externa a planseului ventricular IV (nucleul Schwable, nucleul Deiters, nucleul Bechterew si nucleul inferior).

Aria corticala vestibulara este considerata a fi un element controversat, din mai multe puncte de vedere:

-intrucat simtul echilibrului si al atitudinii corporale nu este de domeniul constientului, calea vestibulara este numai de ordin reflex;

-intrucat leziunile vestibulare se asociaza cu vertije spontane si devieri conjugate ale capului si ochilor, exista o arie de control cortical a sistemului vestibular;

-intrucat exista fasciculul temporo - pontin cu rol in reglarea cerebeloasa a motricitatii.

Proiectia corticala vestibulara pare a fi reprezentata fie:

-in lobul temporal, la nivelul primului gir temporal (Spiegel);

-in circumvolutia parietala ascendenta (demonstrata numai fiziologic);

-in zona prefrontala (Marsalet).

Reflexele vestibulare (reflexele labirintice) sunt de doua feluri:

• Reflexul tonic labirintic simetric apare in decubit dorsal (in cazul extensiei capului, cand se declanseaza o crestere a tonusului extensorilor) si in decubit ventral (in cazul flexiei capului, cand se declanseaza o  crestere a tonusului flexorilor membrelor).
• Reflexul tonic labirintic asimetric apare in decubit lateral, cu cresterea tonusului flexorilor membrelor heterolaterale (de deasupra) si cresterea tonusului extensorilor la membrele homolaterale (in contact cu suprafata de sprijin).

Reflexele de echilibrare (reactiile de balans)

Sunt foarte importante in realizarea echilibrului, posturii si locomotiei (mentin Cg in interiorul suprafetei de sprijin) si sunt controlate de reactii labirintice sau proprioceptive.

Reflexele de echilibrare sunt de doua feluri:

Reactii de origine labirintica sunt declansate de acceleratiile liniare sau angulare, pentru mentinerea echilibrului;

Reactii de origine musculara se produc in cazul unui dezechilibru puternic, manifestandu-se prin deplasarea laterala rapida a unui membru pentru a largi poligonul de sustinere (reactia de salt sau extensie protectiva) sau pentru a cobori Cg (reactia ghemuita, strategia suspensiei).

Antrenarea reflexelor de echilibrare pot duce la performante deosebite asemanatoare gimnastilor, alpinistilor sau acrobatilor.

2. Analizatorul proprioceptiv

Proprioceptorii au rol in perceperea stimulilor de la nivelul aparatului locomotor.

Proprioceptorii aparatului locomotor sunt:

- fusul muscular;

- organele de tendon;

- receptorii articulari.

Impulsurile nervoase care iau nastere in proprioceptori, sunt distribuiti in interiorul SNC, dand nastere senzatiei pozitiei, a miscarii corpului si segmentelor sale, sau contribuie la reglarea activitatilor reflexe - tonice, de postura si de miscare.

1. Fusul muscular este un organ receptor specializat ce functioneaza in mod inconstient. Este plasat intre fibrele musculare; un muschi care traverseaza o articulatie avand intre 6-1300 de fusuri musculare. Exista doua tipuri de fibre intrafusale - cu lant nuclear si  cu sac nuclear.

Modificarile de alungire ale muschiului sunt imediat transmise fusului, iar modificarile de alungire a fusului depind de miscarea articulara in directia determinata de contractia muschiului respectiv. Fusul muscular devine astfel proprioceptorul ce informeaza asupra pozitiei segmentului in spatiu.

Inervatia senzitiva a fusului cuprinde:

- receptorul primar (terminatia anulospinala);

- receptorul secundar (eflorescenta Ruffini);

Inervatia motorie a fusului este asigurata de motoneuronii medulari gama.

Sistemul gama (sistemul fusimotor) este un servomecanism prin care se realizeaza tonusul muscular.

Activitatea sistemului gama este descrisa sub numele de Bucla gama si are urmatorul traseu:

motoneuron gama eferenta gama fibrele musculare intrafusale terminatiile anulospinale ale fusului aferentele senzitive protoneuronul spinal senzitiv neuroni intercalari neuroni alfa si gama.

2. Organul de tendon (Golgi)

Receptor senzitiv simplu, considerat ca fiind monitorul fortei musculare, este situat la jonctiunea musculo - tendinoasa. Excitarea terminatiilor senzitive Golgi se produce in cazul intinderii pasive sau active a unui muschi cu un anumit grad de forta.

3. Receptorii articulari sunt localizati in capsula articulara, ligamente, tesut conjunctiv moale. Acestia sunt:

Terminatiile Ruffini, sunt mecanoreceptori statici sau dinamici care semnaleaza continuu pozitia articulatiei, deplasarea segmentelor componente si viteza acestei deplasari, presiunea intraarticulara.

Corpusculii Paccini, detecteaza acceleratia articulara.

Terminatiile Golgi, monitorizeaza starea de tensiune din ligamentele, mai ales in momentul amplitudinii maxime a miscarii articulare.

Terminatiile nervoase libere, se activeaza atunci cand articulatia este supusa unui stres mecanic intens sau unor agenti chimici (proces inflamator).

Mecanoceptorii cutanati sunt exteroceptori care raspund la informatiile venite din mediu si care influenteaza articulatia. Acestia joaca un rol important la nivelul mainii si piciorului.

Exista patru tipuri de mecanoceptori cutanati:

Discul Merkel, situat la suprafata pielii, este excitat la presiunile verticale pe piele.

Corpusculii Maissner, situati la suprafata pielii, sunt sensibili la presiunea tegumentului.

Terminatiile Ruffini, sunt excitati de intinderea pielii pe suprafete mari, sensibilitatea lor depinzand de directia in care este intinsa pielea.

Corpusculii Paccini, sunt receptori voluminosi, activati de schimbari rapide ale stimulilor presionali.

Etajul de perceptie

Semnalele proprioceptive (impulsurile) intra in nevrax prin fibrele senzitive ale nervilor spinali si cranieni si merg la:

• centrii corticali prin fibrele sensibilitatii proprioceptive constiente (tracturile Goll si Burdach);
• cerebel prin fibrele sensibilitatii proprioceptive inconstiente (tracturile spinocerebeloase);
• neuronii motori din coarnele anterioare ale maduvei spinarii si nucleii motori ai nervilor cranieni.

3. Analizatorul vizual

Informatiile vizuale furnizate de analizatorul vizual (fig. 2 anexe) au un rol important in locomotie si in mentinerea echilibrului corporal. Cu cat baza de sprijin este mai ingusta si abilitatile de echilibru mai scazute, cu atat vederea este mai importanta pentru echilibru. Oscilatiile pe care corpul le prezinta in ortostatism odata cu inchiderea ochilor, dovedesc rolul important al vederii in mentinerea pozitiei ortostatice.

Activitatile reflexe si proiectia corticala sunt asigurate de:

• receptorii retinieni (celulele cu conuri si bastonase);

• caile nervoase optice;
• releul subcortical talamic;
• localizarile vizuale corticale;

4. Cerebelul

Cerebelul este situat in fosa cerebrala posterioara, fiind legat de trunchiul cerebral prin trei perechi de pedunculi cerebelosi: inferiori, mijlocii si superiori. El este o formatiune foarte importanta deoarece contine mai mult de jumatate din neuronii creierului.

Macroscopic, cerebelul prezinta trei portiuni: vermisul si emisferele cerebeloase.

Structura cerebelului este formata din scoarta cerebeloasa, substanta alba si patru perechi de nuclei intracerebelosi.

Filogenetic, cerebelul se divide in:

1. Arhicerebelul, format din lobul floculo - nodular si lingula, primeste aferente de la proprioceptori si de la aparatul vestibular. Fiind in conexiune bidirectionala cu sistemul vestibular, asigura modulatia tonusului muscular necesar mentinerii echilibrului si pozitiei capului.

Extirparea sa determina pierderea echilibrului, insa nu influenteaza precizia miscarilor voluntare. Impreuna cu paleocerebelul regleaza si coordoneaza motricitatea musculaturii corpului si membrelor.

2. Paleocerebelul, constituit din lobul central si lobul patrulater anterior, primeste aferente de la maduva spinarii si trunchiul cerebral si trimite eferente la nucleii cerebelosi (dintat) si la formatiunile tonigene ale trunchiului cerebral, iar de aici substantei reticulate si maduvei spinarii prin caile rubroreticulate si rubrospinale.

Paleocerebelul are legaturi in special cu sensibilitatea proprioceptiva, regleaza tonusul muscular al muschilor posturali si antigravitationali ai membrelor.

3. Neocerebelul este format din restul scoartei cerebeloase. El contribuie la coordonarea miscarilor voluntare si la controlul elementelor miscarii: forta, viteza de executie, amplitudine, directie, start si oprirea la timp a miscarilor.

Cerebelul intervine in:

mentinerea echilibrului static;

- reglarea tonusului muscular si coordonarea miscarilor trunchiului,  extremitatii proximale a membrelor in relatie cu echilibrul static si mersul.

5. Sistemul musculo-scheletal

Mentinerea echilibrului corpului uman in campul gravitational este dependent de starea biomecanica a sistemului musculo-scheletal (fig.3, 4, 5) si in primul rand a trunchiului si capului, dar si a membrelor superioare si inferioare.

TRUNCHIUL asigura atat statica, stabilitatea corpului, cat si dinamica, flexibilitatea lui. Aceste functii sunt de fapt indeplinite de coloana vertebrala si masele musculare ale trunchiului. Stabilitatea intrinseca a coloanei (fara muschi) este realizata de vertebre, discuri, ligamente, iar cea extrinseca este data de musculatura. La stabilitatea totala a trunchiului, cea intrinseca contribuie intr-un procent foarte redus.

Coloana vertebrala, fiind situata in partea mediana si posterioara a corpului, reprezinta scheletul axial care indeplineste un triplu rol.

Canalul vertebral, constituit din suprapunerea orificiilor vertebrale, protejeaza maduva spinarii (fig. 6), care este strabatuta in sens ascendent si descendent de numeroase cai nervoase, care asigura transmiterea mesajelor motorii si senzitive. La nivelul maduvei se realizeaza si reflexele de postura si locomotie.

Static, coloana vertebrala reprezinta un ax solid ce sustine capul, trunchiul si membrele superioare cu greutate proprie sau cu incarcaturi suplimentare, transmitand aceasta greutate bazinului in pozitia sezand, sau membrelor inferioare prin intermediul bazinului, in ortostatism.

Dinamic, coloana vertebrala participa la executarea numeroaselor miscari ale trunchiului si capului, gratie carora corpul are o mare mobilitate.

Musculatura spatelui si a cefei

a) Muschii intrinseci profunzi (musculatura transversospinala), sunt constituiti din muschii semispinali, multifizi si rotatori, alcatuiti din 11 perechi de mici muschi.

Musculatura transversospinala are rolul de a stabiliza, actionand ca un "ligament dinamic". Acesti muschi actioneaza si ca rotatori ai trunchiului.

b) Muschii erectori cuprind sistemul iliocostal, sistemul musculaturii lungi (longissimus) si sistemul muschilor spinali (spinalis).

Musculatura erectoare asigura extensia trunchiului.

Musculatura toracelui

a) Muschii extrinseci, reprezentati de un muschi vertebro-humeral: muschiul dorsal mare; muschii costo-scapulari: muschiul dintat anterior si pectoral mic; muschiul toraco-humeral: muschiul pectoral mare.

b) Muschii intrinseci, formati din muschii intercostali, subcostali si muschiul transvers al toracelui.

Musculatura abdomenului

Este alcatuita din dreptii abdominali, muschii oblici si transvers, cu rol in postura si miscarea trunchiului, cat si in respiratie.

Musculatura abdominala are un rol important in determinarea presiunii intraabdominale, acesta fiind un element ajutator important al coloanei in stabilizarea trunchiului.

MEMBRUL SUPERIOR

Membrele superioare participa la stabilizarea sau destabilizarea corpului.

Scheletul membrului superior este format din humerus (scheletul bratului), radius si cubitus (scheletul antebratului) si carp, metacarp si falange (scheletul mainii).

Umarul, este cea mai mobila articulatie a corpului

Modalitatea de actiune a musculaturii umarului:

Deltoidul participa la toate tipurile de miscare. In paralizia lui, bratul atarna flasc si balant, de-a lungul trunchiului, iar umarul este cazut.

Supraspinosul mareste forta miscarii din abductie.

Infraspinosul este un rotator in afara al humerusului si mentine in acelasi timp in contact, oasele in articulatia scapulo-humerala.

Rotundul mic este un rotator in afara al bratului.

Rotundul mare nu participa la miscarile libere decat doar atunci, cand bratul este in hiperextensie.

Subscapularul este un rotator inauntru al humerusului, adductor cand bratul este ridicat si mentine capul humeral in cavitatea glenoida.

Cotul

Flexorii cotului sunt bicepsul brahial, brahialul si brahioradialul.

Bicepsul, cu actiune atat asupra bratului cat si a antebratului: flexia antebratului pe brat, supinatia antebratului, adductia bratului;

Brahialul este cel mai puternic flexor al antebratului pe brat.

Brahioradialul este un flexor al antebratului.

Extensorii sunt: tricepsul brahial si aconeul.

Tricepsul brahial este principalul extensor al antebratului.

Aconeul este un muschi important in pronatie, supinatie si chiar in flexie.

Pronatorii: patratul pronator si rotundul pronator.

Patratul pronator este un pronator al mainii si antebratului.

Rotundul pronator este un pronator al mainii si un flexor al antebratului pe brat.

Supinatorii.

Mana are ca functii de baza prehensiunea si apasarea.

Extensorul degetelor

Flexorul superficial

Flexorul profund este cel mai activ flexor al degetelor.

Lombricalii sunt flexori ai falangei proximale si extensori ai celorlalte doua distale.

Interososii sunt de doua feluri: palmari care sunt adductori (apropie degetele de axul mainii) si dorsali care sunt abductori (indeparteaza degetele de axul mainii).

MEMBRUL INFERIOR

Scheletul membrului inferior este alcatuit din femur (scheletul coapsei), tibie si fibula (scheletul gambei) si tarsiene, metatarsiene si falange (scheletul piciorului).

Membrele inferioare au musculatura mult mai dezvoltata si mai puternica decat cea a membrelor superioare, deoarece au rolul de a sustine greutatea corpului, de a participa la mentinerea echilibrului si de a produce deplasarea corpului in pozitia bipeda.

In comparatie cu muschii membrelor superioare, muschii anteriori ai extremitatii libere a membrelor inferioare sunt muschi extensori, iar cei posteriori sunt muschi flexori.

Soldul

Articulatia coxofemurala, a doua mare articulatie a corpului, are o deosebita importanta in statica si locomotie, fiind construita in asa fel incat sa ofere, in acelasi timp, maximum de stabilitate si de mobilitate. Se poate pierde mobilitatea soldului, dar niciodata stabilitatea lui, care este asigurata de:

- factorii ososi - asigura stabilitatea verticala;

-factorii ligamentari - asigura stabilitatea, in special anterioara prin ligamentul iliofemural (Bertin-Bigelow) in pozitie ortostatica, opunandu-se caderii corpului inapoi;

- factorii musculari - asigura mai ales stabilitatea posterioara (caderea in fata) si cea laterala.

Mobilitatea soldului se realizeaza in toate directiile, dar cu amplitudine mica, putand fi marita de miscarea coloanei lombare.

Soldul este articulatia cu masele musculare cele mai mari, capabile sa asigure stabilitatea si deplasarea in mers, chiar pe teren accidentat si in panta, concomitent cu o incarcatura suplimentara.

Iliopsoasul are ca actiune principala flexiunea coapsei pe pelvis, fiind cel mai important flexor in articulatia coxofemurala. Prin contractie statica fixeaza pozitia intermediara; este important stabilizator al rectitudinii trunchiului, intervine indispensabil in locomotie (ducand coapsa membrului oscilant dinapoi inainte). Cand iliopsoasul este paralizat, mersul devine aproape imposibil. Pe langa actiunea lui principala de flexor, mai are si o actiune secundara de rotatie externa a coapsei.

Este alcatuit din doua portiuni: iliacul si psoasul.

Fesierul mare - actiunea lui principala este cea de extensiune, muschiul fiind cel mai puternic extensor al coapsei. Nu este un muschi important pentru postura, actionand doar atunci cand trunchiul se apleaca in fata din ortostatism. Paralizia totala a fesierului mare nu impiedica mersul relaxat.

Fesierul mijlociu si cel mic sunt indispensabili in mers si in statiunea asimetrica. In paralizia lor, mersul devine foarte greu, pelvisul "cazand" la fiecare pas de partea opusa (semnul lui Trendelenburg), iar cand sunt paralizati bilateral, pelvisul basculeaza alternativ in plan frontal, antrenand si coloana lombara (mersul leganat de rata).

Tensorul fasciei lata este un flexor si abductor al coapsei si fixeaza genunchiul extins.

Adductorii au ca miscare principala adductia libera a coapsei. Sunt flexori puternici ai coapsei, cand aceasta este in extensie, iar in mers sunt activati de mai multe ori in diverse faze. 

Dreptul intern (gracilis) actioneaza ca flexor al soldului doar cand genunchiul este extins; este un adductor si un rotator intern.

Croitorul face flexia coapsei pe bazin si contribuie la rotatia mediala si la flexia gambei pe coapsa. In mers, urcat si coborat este intotdeauna activat.

Dreptul anterior este muschiul a carui actiune este implicata in concomitenta flexiei soldului cu extensia genunchiului; actioneaza si ca extensor al genunchiului numai daca soldul este stabilizat.

Ischiogambierii - bicepsul femural, semimembranosul si semitendinosul au actiune asupra soldului si asupra genunchiului.

Genunchiul

Este cea mai mare articulatie a corpului, care leaga coapsa de gamba.

Ca articulatie intermediara a membrului inferior, participa la functia acestuia atat in asigurarea staticii, a momentului de sprijin in mers, cat si la asigurarea dinamicii mersului prin ridicarea piciorului si orientarea acestuia in functie de denivelarile terenului in momentul de balans.

Exista o stabilitate pasiva si una activa a genunchiului.

Stabilitatea pasiva este realizata de:

- forma suprafetelor articulare;

- formatiunile capsuloligamentare;

- axele anatomice femurotibiale.

Stabilitatea activa este realizata de muschii:

Dreptul anterior, croitorul si dreptul intern, care au actiune atat asupra soldului cat si asupra genunchiului.

Vastii impreuna cu dreptul anterior sunt extensori puternici ai genunchiului.

Cruralul, popliteul, ischiogambierii - bicepsul femural, semimembranosul si semitendinosul.

Crurarul

Popliteu este un rotator medial.

Semitendinosul si semimembranosul sunt extensori si adductori ai soldului iar pentru genunchi sunt flexori si rotatori interni.

Piciorul

Are un rol static - suporta intreaga greutate a corpului, si un rol dinamic - asigura mersul pe orice teren; de asemenea asigura stabilitatea si mobilitatea, echilibrul si oscilarea, accelerarea si decelerarea.

Musculatura piciorului este formata din:

a) muschi intrinseci- muschii gambei, actioneaza in multe miscari ale piciorului, precum si in mers; nu au nici o activitate in timpul ortostatismului; au un rol important in stabilizarea piciorului (in momentul propulsiei)

b) muschi extrinseci-muschii propriu-zisi ai piciorului (tricepsul sural, tibialul anterior si cel posterior, lungul si scurtul peronier, flexorii si extensorii comuni si proprii ai degetelor) au o activitate importanta atat in dinamica, cat si in statica lui.

Activitatea musculaturii piciorului este in stransa dependenta cu fazele mersului (respectiv momentul de sprijin sau momentul de balansare).

Tricepsul sural este flexorul plantar al piciorului, cand acesta este liber in miscarea lui din glezna si este stabilizator, actionand in special spre sfarsitul fazei de sprijin, cand piciorul se ridica pe varf.

Tibialul anterior, ajutat de extensorii degetelor si halucelui, este principalul flexor dorsal al piciorului; este singurul muschi puternic contractat in faza da balans al piciorului in mers.

Tibialul posterior este un flexor plantar si un inversor puternic atunci cand glezna este in flexie plantara.

Peronierii actioneaza in faza de sprijin a mersului, avand si rolul de muschi posturali; actioneaza in principal in statica pe tocuri inalte.