Kora ruchowa (ang. motor cortex) to obszar kory mózgu zlokalizowany w płacie czołowym. Jest ona odpowiedzialna za kontrolę poruszania się. Dzieli się na pierwszorzędową korę ruchową i drugorzędową korę ruchową, w skład której wchodzą kora przedruchowa i dodatkowa kora ruchowa, zwana korą ciemieniową tylną. Różnią się one budową i pełnionymi funkcjami. Kora ruchowa odpowiada za szeroko pojęty ruch, począwszy od jego zaplanowania, poprzez ustalenie sekwencji, po harmonijne i skoordynowane wykonanie.
1. Historia odkrycia kory ruchowej
Historia odkrycia kory ruchowej sięga XVII wieku, kiedy to angielski lekarz i anatom Thomas Willis oraz duński anatom Thomas Bartholin rozpoczęli badania nad strukturami mózgu zwierząt. W XIX wieku pojawił się nurt przeciwny koncepcji lokalizacji funkcji w mózgu. Wybitny francuski neurolog Pierre Paul Broca poparł bowiem teorię o globalnej funkcji mózgu, co sugerowało, że funkcje psychiczne są rozproszone w różnych jego obszarach.
Przełom nastąpił na przełomie lat 70. i 80. XIX wieku, kiedy rozpoczęto przeprowadzać eksperymenty elektrofizjologiczne. Przyczyniły się one do identyfikacji roli korowo-rdzeniowego układu nerwowego w kontrolowaniu ruchów. Przykładem jest praca Gustava Fritscha i Eduarda Hitziga, którzy odkryli, że stymulacja określonych obszarów kory mózgowej u psów prowadzi do wywołania skoordynowanych reakcji ze strony układu ruchu.
W latach 30. XX wieku kanadyjski neurochirurg Wilder Penfield wykorzystując elektrostymulację mózgu u pacjentów poddawanych operacjom, stworzył słynną “mapę homunkulusa”. Było to somatotropowe odwzorowanie ruchowej reprezentacji ciała w korze mózgowej. Dzięki mapie udało mu wskazać, które obszary kory mózgowej odpowiadają za kontrolę ruchów poszczególnych części ciała. Intensywny rozwój badań nad korą ruchową rozpoczął się w momencie udoskonalenia technik neuroobrazowania mózgu.
2. Budowa kory ruchowej
2.1. Pierwszorzędowa kora ruchowa
Pierwszorzędowa kora ruchowa (ang. primary motor cortex, MI) umiejscowiona jest w zakręcie przedśrodkowym płata czołowego mózgu. Obszar ten odpowiada polu 4 Brodmanna. Dzieli się na część górną i dolną. Charakteryzuje się dobrze rozwiniętą pięciowarstwową strukturą. Tworzą ją duże neurony piramidowe zwane komórkami Betza. Charakteryzują się one bardzo długimi aksonami, które biegną drogami piramidowymi do ośrodków ruchu w rdzeniu kręgowym. Formują tam połączenia z motoneuronami unerwiającymi mięśnie.
Pierwszorzędowa kora ruchowa tworzy silne połączenia z pozostałymi obszarami kory ruchowej, m.in. z pierwszorzędową korą czuciową, zlokalizowaną w zakręcie zaśrodkowym płata ciemieniowego. Pierwszorzędowa kora ruchowa ma cechy somatotropowe. Oznacza to, że jest podzielona na częściowo zachodzące na siebie obszary. Neurony zlokalizowane w poszczególnych rejonach kory tworzą połączenia z motoneuronami określonych części ciała. Pobudzenie neuronów generuje ruch. Szczególnie wrażliwe na działanie neuronów pierworzędowej kory ruchowej są dłonie, język oraz twarz. Jest to związane z wysokim wyspecjalizowaniem tych obszarów ciała i precyzją wykonywanych przez nie ruchów. Umiejętność tworzenia nowych połączeń pomiędzy neuronami a motoneuronami w innych częściach ciała (np. w przypadku chorób czy paraliżu) jest przejawem wysokiej neuroplastyczności mózgu.
2.1.1. Funkcje pierwszorzędowej kory ruchowej
Pierwszorzędowa kora ruchowa jest odpowiedzialna za inicjowanie poruszania się ciała. Bierze udział w planowaniu sekwencji ruchów i sposobu ich wykonania. Odpowiada za organizację poszczególnych aspektów ruchu takich jak kierunek, siła, tempo i precyzja.
Pierwszorzędowa kora ruchowa otrzymuje informacje zwrotne z receptorów czuciowych, co pozwala na monitorowanie aktualnego stanu ciała i dostosowywanie ruchu do zmieniających się warunków otoczenia. Część dolna pierwszorzędowej kory ruchowej odpowiada za kontrolę ruchów mięśni kończyn, natomiast część górna zaangażowana jest w kontrolę ruchów mięśni twarzy i jamy ustnej.
2.2. Drugorzędowa kora ruchowa
Drugorzędowa kora ruchowa (ang. secondary motor cortex, SMC) składa się z kory przedruchowej (ang. premotor area, PM) i dodatkowej kory ruchowej (ang. supplementary motor area, SMA). Cechują się one somatotopową organizacją neuronów. Mieszczą się w płacie czołowym, konkretnie w obszarze odpowiadającym polu 6 Brodmanna. Leżą bezpośrednio przy pierwszorzędowej korze ruchowej, z którą tworzą obwody neuronowe. Drugorzędowa kora ruchowa ma również połączenia z móżdżkiem i jądrami podstawy. W obszarze tym, a konkretnie w zakręcie czołowym dolnym, znajduje się tzw. ośrodek Broki. Jest to struktura odpowiedzialna za generowanie mowy.
2.2.1. Funkcje drugorzędowej kory ruchowej
Kluczową funkcją obu części drugorzędowej kory ruchowej jest planowanie ruchów ciała. Odpowiadają one także za konsolidację informacji przekazywanych z kory czuciowej i kory przedczołowej. Znajdujące się w drugorzędowej korze ruchowej neurony ulegają aktywacji już na 800 ms przed zapoczątkowaniem ruchu. Są one pobudzane nawet podczas samego myślenia o wykonaniu danego ruchu.
Dodatkowa kora ruchowa bierze udział w wykonywaniu złożonych sekwencji ruchów, np. wymagających harmonijnego użycia obu dłoni, czy też przyjmowania wyprostowanej pozycji ciała podczas chodzenia. Moduluje koordynację ruchową. Bierze udział w dobieraniu odpowiednich ruchów ciała w zależności od kontekstu i celu. Pomaga w utrzymaniu stabilności i równowagi podczas wykonywania ćwiczeń o dużym zakresie i złożoności. Odpowiada za synchronizację ruchów z innymi osobami, np. w trakcie tańca.
3. Uszkodzenia kory ruchowej
Wpływ uszkodzenia kory ruchowej na funkcje motoryczne i ruchowe zależy od lokalizacji zmian patologicznych i stopnia uszkodzenia elementów kory. Do najczęstszych przyczyn patologii tej części mózgu należą:
- urazy mechaniczne głowy, takie jak silne uderzenia w okolicy płata czołowego, wstrząs mózgu, czy udar pourazowy
- choroby neurodegeneracyjne, takie jak choroba Parkinsona, stwardnienie rozsiane (SM) lub stwardnienie zanikowe boczne (ALS)
- udary mózgu, zwłaszcza niedokrwienne
- guzy mózgu
Konsekwencją uszkodzenia kory ruchowej są najczęściej porażenia lub silne osłabienia mięśni kontrolowanych przez te obszary. Pacjent może mieć trudności z utrzymaniem równowagi, kontrolą postawy ciała i chodzeniem. W niektórych przypadkach może wystąpić spastyczność mięśni, która objawia się nadmierną sztywnością i napięciem mięśniowym. Prowadzić to do trudności w swobodnym wykonywaniu ruchów.
Uszkodzenie kory ruchowej wywołuje także zaburzenia koordynacji ciała. Pacjent może mieć trudności z precyzyjnym używaniem dłoni, jak również z synchronizacją i kontrolowaniem wykonywanych ruchów. Osoba z uszkodzoną korą ruchową może mieć trudności z planowaniem i inicjowaniem zadań, jak również z organizacją działań motorycznych. U pacjenta po przebytym udarze zauważa się najczęściej zaburzenia funkcji mowy ze względu na porażenie mięśni twarzy. Osoba ta ma wtedy trudności z płynnością mówienia.