原文作者：Alena
翻译：毛阗睿
校对：桃子老师
动作发育学：动作系统评估和治疗中的三级动作控制
摘要：中枢神经系统(CNS)内的感觉动作控制可分为三级。在新生儿阶段，一般的动作和原始反射是在脊髓和脑干水平。分析新生儿自发的一般动作和评估原始反射对于筛查和早期识别异常发育的危险至关重要。新生儿出生后，中枢神经系统动作控制的皮层下水平出现，主要在出生后第一年成熟。这产生了基本的躯干稳定，这是任何阶段的动作和四肢的动作功能的一个先决条件。在皮层下，口面部肌肉和传入信息自动整合到姿势动作模式中。最后，逐渐激活皮层（最高）的动作控制水平。皮层控制对于个体的质量和动作特征非常重要。他是我们出现了部分分离动作和放松。一个皮质动作控制受损的孩子可能患有发育性运用障碍或发育性协调障碍。人类个体发育模型例如动作发育模式，既可用于动作系统功能障碍的诊断，也可用于动作系统功能障碍的治疗。
新生儿
新生儿在功能和解剖学上不成熟（图1）。在中枢神经系统控制的脊髓和脑干水平，原始的一般动作（GMs）显示出特有的质量和强度。一般动作GMs不是由任何明显的外部刺激触发的，并且没有任何特定的目的，如抓握、伸够或支撑。比如新生儿不能进行有目的抓握，抓握反射是自动的，是对本体感受和手掌触觉刺激的不自主反应，并不是有目的的抓握。早期的姿势行为由于缺乏拮抗肌的共同共激活，身体不能维持节段的稳定性。因此，此时姿势调节不同于后来的伸够或行走等动作功能。有意识的伸够也需要头、眼和手的协调活动，而这又依赖于躯干的支撑。这种协调在新生儿阶段是不可出现的，它出现在4个月大的时候。一个新生儿在一个固定的位置对抗重力的能力非常有限。身体跟随头部旋转，出现不对称的姿势。据Prechtl介绍，新生儿能够在坐位上使头部保持几秒钟平衡。虽然眼协调动作从生命的第一个月就开始了，但进行持续的视觉固定和跟踪，新生儿是相当受限的。这种能力出现在1个月大时，并在接下来的几个月内迅速发展。头部动作对视觉追踪的贡献也出现在1个月大时。口面肌肉活动，包括舌动作，成为有组织的一般动作。健康的新生儿可以进行协调的吸吮、吞咽和呼吸，这样可以形成正常的吸吮模式。
新生儿动作行为的评估可以作为非常早期的儿科筛查工具。新生儿GMs的正常生理包括一系列与身体各个部分相关各种速度和广度的总体动作。例如，新生儿通常将拇指放在手掌中保持握拳（图1）。然而，随着手臂的一般动作的出现，手会打开，拇指移到拳头外（图2）。在正常的生理条件下，握拳不是固定的姿势模式。在新生儿期，GMs是翻滚，“优雅”，具有特定的幅度，相当缓慢，不仅涉及四肢，还涉及躯干和口面肌肉系统。例如，在婴儿迟发性脑瘫（CP）的病理情况下，不仅其姿势不同（图1C），而且其全身动作模式也表现出不同的特点，这被最好地描述为“拥挤同步”而不是“优雅”。他们主要涉及近端部分和肌肉，具有不同的强度、速度和幅度。异常GMs的变化不足，缺乏复杂性和流畅性。在姿势上，正常生理发育的新生儿头部可能倾向于转向一侧，这被称为“偏向”（图1A）。然而，头部旋转并不固定，而且即使在新生儿阶段，每个健康的新生儿也应该可以旋转头部通过中线。
图1 新生儿 A：一个典型的仰卧姿势，头向一侧旋转（称为偏向），拇指放在掌心，握拳，胸部靠向头的方向，腹部肌肉无姿势活动。 B：典型的俯卧姿势：胸部为负重区，手臂内收，拇指放在掌心，握拳，肩胛抬高，前盆骨倾斜，婴儿由于缺乏平衡和手臂支撑功能。 C：脑瘫婴儿–一种角弓反张的病理姿势; 动作的姿势和质量都与最佳发育的婴儿相比有所不同。
图2 在一般动作中，拇指移动到手掌外。
原始和姿势反射
在新生儿阶段，可以引发脊髓和脑干水平组织的原始反射。利用足够的本体感觉和外界感觉（非伤害性）的刺激，可以观察到某些反射，如交叉伸肌反射，耻骨上反射，踏步反射，支撑反射和其他反射（图3）。Vojta提出的自发性复杂动作行为、原始反射和七种姿势测试的评估可用于检查婴儿的发育年龄。他们可以用来明确发育是正常的生理上的还是存在发育异常的风险。有经验的临床医生甚至可以预测损伤的严重程度以及可能发生在特定婴儿身上的迟发性脑瘫的类型。这些快速、无创和便宜的评估应该在新生儿阶段进行。这能使我们在病理模式形成，导致形态学损伤之前，就开始必要的早期治疗。在脊髓和脑干水平上组织的原始反射在新生儿阶段之后并不“消失”。随着中枢神经系统的成熟，这些动作模式被更高水平的控制所抑制。他们被整合到由皮层下和皮层水平控制的更为复杂的模式中。在病理条件下，例如脑损伤或中风，原始反射或其组分变得不受抑制和再现，有时被神经科医师描述为锥体束征阳性。
图3 原始反射：交叉伸肌反射，耻骨上反射，踏步反射，支撑反射。
肌肉骨骼发育
新生儿功能不成熟与解剖不成熟密切相关。脊柱曲线尚未明确，胸部为桶状（前后径比左右径长;与成年期不同），胫骨平台是倾斜的，足弓尚未形成等。解剖成熟在出生后继续进行，除了其他因素（即遗传、激素、代谢和免疫），它取决于CNS对肌肉功能的控制。拉动骺板的肌肉极大地影响结构形成。因此，作用于骺板的肌肉在平衡上起的作用是至关重要的。正确的中枢神经系统控制确保内收肌和外展肌、外旋肌和内旋肌、屈肌和伸肌之间的均衡激活，并形成理想的骨骼结构。对于迟发性脑瘫的患儿，可观察到的动作和感觉功能异常，以及解剖畸形的发生是CNS控制异常导致的。在一定程度上，这可能通过进行早期和有针对性治疗来产生积极影响。
自发性动作行为、原始反射和姿势反应的评估作为功能性临床评估，也可以作为对治疗疗效进行评估的重要的再评估临床工具。它作为给临床医师和家长的反馈，但也可以对不同类型的治疗策略进行对比。Bobath和Vojta的观念是在发育异常的新生儿和幼儿中使用的两种最常见的治疗方法。
图4 使肩部和骨盆带和脊柱稳定的肌肉的示意图。在生理条件下，稳定器：红色的部分——膈肌、盆底肌、腹壁和脊柱伸肌的所有部分，他们在有目的动作（例如蓝色肌肉提供的髋屈曲：髂腰肌、股直肌、缝匠肌）之前自动激活，以建立稳定的基部（“前馈机制”）。在健康受试者中，躯干（红色部分）肌肉的稳定功能可防止在髋关节屈曲期间腰段的排列不齐。颈深屈肌和脊柱伸肌之间良好的平衡活动对于颈部和上胸部区域的稳定是必要的。（对于这个图例中对颜色的引用的解释，读者可以参考这篇文章的网络版本。）
婴儿
当新生儿发育期完成时（出生后第28天），开始了与皮质下CNS（第二）动作控制水平的成熟相关的姿势动作功能。在肢体、头部或颈部移动之前，核心需要在重力场内支撑。为了稳定颈部和上胸椎，需要颈部屈肌和脊椎伸肌之间的平衡协同作用。颈部屈肌和伸肌的前馈激活是肢体动作以及视觉和前庭系统稳定的必要机制;因此要确保颈椎稳定和保护。为了稳定下胸椎和腰椎，膈肌、盆底肌、腹壁和脊柱伸肌之间的复杂协同作用是必不可少的。膈肌和盆底肌协调共轴的活动伴随着腹壁各部分的偏心活动。这种肌肉协同作用增加了腹内压，从正面稳定了腰部。
这种稳定的肌肉协同在生命的最初4.5个月中发育。在新生儿期之后，婴儿开始在仰卧抬腿（图5A），俯卧时抬头（图5B）。为了产生姿势活动，所有稳定器之间的平衡是必要的，并且依赖于支撑段的最佳利用。一个3个月大的婴儿可以抬起他们的腿，用臀部肌肉的上部支撑重量，同时保持直立的脊柱。胸部和骨盆处于中立位置，胸部和骨盆的轴线平行排列，因此可以有平衡的姿势功能。
在新生儿中，膈肌主要完成其呼吸功能。在新生儿期之后，它开始成为重要的稳定器。婴儿在俯卧位时利用肘关节的内侧髁和耻骨联合作为支撑区（图5B）。在仰卧位发生同样的稳定肌肉协同作用（图5A），并使婴儿在脊柱完全挺直时抬腿。由于上胸段在功能上属于颈椎，当婴儿抬头时，动作在起始于颈部伸肌的T3 / 4/5节段：头颈半棘肌和头颈夹肌。伸肌与颈深屈肌维持平衡。所有稳定器的均衡激非常重要。如果一个环节（一个肌肉或一个肌肉的某个部分）很弱，那么它必会通过另一个肌肉平衡，导致整个稳定链条的不平衡。除非通过治疗早期恢复，否则它可能会留在生活的其余部分，并成为动作系统慢性疼痛发展的主要病因学因素。情感激励也是姿势发育的重要组成部分。婴儿开始抬起头部和腿部，调整整个姿势，以便能够环顾四周，然后去抓握，最终开始移动。与环境适当的相互作用影响婴儿的复杂行为模式。
肢体动作的分化
在完成矢状面核心的基本稳定后，四肢的运动功能出现。在4.5个月时，婴儿开始在仰卧时跨越中线。再次引发躯干旋转是在5个月大的时候，婴儿可以变成侧卧位（图6），而且在6个月的时候，可以完成仰卧到俯卧的滚动。
图6 6个月大的婴儿，侧卧位——基于最佳核心稳定的肢体动作功能的同侧模式：下层肢体起到支撑作用，上层肢体向前迈进/伸够。
肢体动作功能的同侧模式从仰卧位发展而来。同侧（侧卧时底部：图6）四肢作为支撑。这些在闭合动力链中被激活，肌肉拉动的方向是向远端的，并且近端节段（例如，在髋部处的髋臼和/或在肩部处的关节盂处）对抗股骨和肱骨的固定头的方向移动。相应的，或者前进和抓握/伸够功能，发生在相反的（顶部）肢体。它们由开放的动力链激活，其中肌肉拉动的方向是向近端的，远端部分向对抗固定的近端部分的方向移动，即，肱骨和股骨头分别向对抗固定的关节盂或髋臼的方向移动。
在俯卧位，发展动作功能的对侧模式（图7）。如果左臂起到支撑作用，同时右膝也承重，右臂伸出伸够，左腿向前踏步，动力链原理与同侧模式描述的相同。向前踏步和支撑功能是相互的; 他们是相同的动作，只是方向相反。
图7 对侧姿势动作模式：右腿，左臂：支持; 左腿，右臂：向前迈进（伸够）。
支撑和向前踏步的肢体功能完全依赖于躯干稳定。因此，在发育过程中，最初必须在脊柱，胸部和骨盆中产生稳定，之后才会发生阶段性的肢体功能。对于其余生命中的自发动作行为也是如此。
关节共轴和稳定
在所有动作之前，核心需要支撑。当然，有意识的关注点是任何动作的阶段性部分，而稳定的功能是潜意识和自动的。因此，稳定性往往让步，并且不容易再训练。我们建议纠正性稳定性训练应该是任何康复计划的主要步骤。对稳定性差的患者进行平衡训练或强化训练将会产生有限的效果，甚至可能促进病理性动作模式并加剧患者的疼痛。
核心稳定性和基本肢体动作功能主要在皮质下中枢神经系统控制下，如果中枢神经系统控制适当，肌肉就能平衡激活，则每个姿势和每个自发动作会自动使所有关节处于功能共轴的位置。功能共轴（中立或功能最佳）的关节不是一个静态的位置，而是一个动态的神经肌肉策略，产生最佳的关节位置，从而促进整个动作范围内最有效的机械优势。关节头与关节腔之间的关节接触面积受到韧带拉力的影响，并且大家认为共轴关节具有最大的骨间接触，从而使其产生最合适的穿过关节和整个动力链的载荷传导。这意味着在关节囊和韧带的最大的载荷和最小的张力以及在负载时对所有关节结构的保护。
应该指出，姿势动作功能还涉及口面肌肉，并受到所有传入刺激的很大影响。中枢神经系统持续不断的处理所有的触觉、本体感觉、视觉、前庭和听觉刺激。这可以通过视觉整合来证明。在发育过程中，正常的生理性的婴儿有好奇心，渴望探索环境。为了能够观察周围环境，婴儿采取最合适的姿势，激活支撑功能，以便在重力作用下稳定整个身体，然后环顾四周。因此，在向前踏步功能期间，婴儿在眼睛的引导下，仰卧抬腿或俯卧抬头。在5到6个月的时候，婴儿将眼睛转向一个感兴趣的物体，引发手臂伸展，然后滚动。这种协同作用将持续到下半生。网球动作员准备击球时，他的眼睛转向球的方向，同时他的舌头向相同的方向移动（图8）。在这里，眼睛和舌头的动作促进了姿势动作模式，这样能促进和提高动作表现。
图8 网球动作员——将眼、舌和口面肌肉整合到姿势动作模式中。
另一个例子是抓握反射与主动把握的情景。如果新生儿的手掌被触碰，宝宝会自动抓住。这是由脊髓和脑干水平组织的反射。由于新生儿手掌的实体觉尚未发育成熟，因此婴儿不会感到手部接触。抓握是自动的、不自主的，不是主动的握住。之后，在生命的第三月和第四月之间，手掌的实体觉发育，同时，婴幼儿开始主动的、有目的地抓握。感官知觉是动作功能的先决条件。这些原则可以有效地用于康复治疗，以达到最佳的稳定性和动作性能。
各种康复方法都可以用来评估和重建可以稳定核心的理想的肌肉协同作用。动态神经肌肉稳定（DNS）概念也可以达到这个目的。DNS评估是基础是比较患者的稳定模式和典型的生理发育的稳定模式。一个健康的婴儿会自动利用理想的肌肉协同作用在各种位置中来稳定他们的脊柱、骨盆和胸部。DNS是基于发育的姿势，并描述了一套功能测试，以评估病人的稳定质量，并识别出功能障碍的关键环节。治疗以发育的姿势为基础（见图9）。目标是通过将患者置于各种的发育的位置，同时使支撑关节和节段进入功能共轴的位置来实现最佳的肌肉协调。首先，手动和口头引导病人，让患者意识到较差的和最佳的稳定模式之间的差异。然后指导患者在不同的位置保持最佳的模式，并且随后在动作期间保持最佳的模式。由于稳定的模式与呼吸模式密切相关，因此DNS评估总是包括对呼吸模式的评估。训练还同时处理稳定和呼吸功能。DNS的最终目标是教导患者将最佳呼吸模式和稳定模式整合到日常生活和动作表现中。
皮质功能
动作整合的皮层水平呈现出中枢神经系统控制的最高水平。它包含了认知功能，如多感官整合，允许身体形象，自我定位和第一人称视角。身体觉察力越好，阶段动作的质量越好，执行身体单独一个部分的分离动作的能力越好，放松的能力越好。
即使闭着眼睛，也应该可以“阅读”自己的身体。我们知道，我们是坐着还是站立，我们的肘部是弯曲还是伸展，我们穿的是短袖还是长袖，我们的姿势是静态的还是动态的，等等。闭着眼睛，我们应该能够展示我们的身体部分。例如，我们应该能够非常精确地画出足部的大小，展示骨盆的宽度（图10），或嘴的大小。身体感知主要是本体感觉，这使我们能区分物体的重量、位置和动作。我们可以“读”一个关节位置，并重复执行同样的动作。这些原则对于动作表现和康复都很重要。身体形象越好，动作越精确和高效。笨拙和不协调可能与异常的本体感受控制有关。
图10 身体知觉测试：人用手展示他们的骨盆的宽度。
视觉感知对于有目的的动作也是必不可少的。它是我们能估计距离和速度，并促进在我们周围的适当的和协调的动作反应。例如，网球动作员越早看到接近的球，则对球的角度、方向和速度的估计就越快。继续网球的例子，个人的视觉感知质量将是成功的关键因素。在皮层层面的视觉感知和整合使我们能够模拟身体位置、动作或他人的姿势——动作和康复中的一个关键因素
前庭感觉不仅对姿势平衡非常重要，对垂直线感觉也很重要。在特发性脊柱侧弯患者中，视觉垂直感觉被改变，并可能在发生脊柱侧弯方面发挥作用。脊柱侧弯的个体是否会因为脊柱侧弯而感觉到不同的垂直线，或者脊柱侧凸实际上是否是垂直线异常的结果，这是一个可以讨论的开放的话题。
皮肤感知影响我们的动作。皮肤输入有助于动态位置和速度感觉。很多时候，在操作或动员之后，该部分的感知力被恢复，这反过来又使我们对应用手法技术的应用产生更持久的效果。
改变的多感官中枢神经系统整合可能导致动作计划不佳，动作再训练差，或者执行最简单任务困难。这样的人不能根据实际需要调整肌肉力量，通常会激活太多不必要的肌肉来维持稳定，使动作效率低下。他们表现出差的轮替动作和差的动作流畅和速度的调整。感觉整合性改变的人几乎不能仅在一个关节中进行选择性动作，并且通常难以放松姿势肌肉。
研究表明，在皮层层面的单一或多重感觉整合不足可能导致动作系统内的疼痛综合症。典型的后果是损伤、退行性关节疾病、由慢性超负荷和重复性压力损伤引起的变形问题。这些疾病通常被认为是主要的诊断，而不是感觉动作整合和中枢神经系统控制被改变的结果，而这才更可能是真正的病因。然后治疗也只针对“诊断”而不是主要病因。因此，所选择的疗法从长远看，通常最终是不成功的。
对于传入信息整合不良的患者（即身体反映不佳是一个关键问题），我们建议将身体知觉训练纳入康复计划。可以教导患者将焦点放在特定的感觉差的身体部位上。首先，闭眼，患者被指示去体会身体部位的初始位置，然后慢慢移动该部分，而此时只关注该部分的动作。身体的其余部分应该放松。我们指导病人对身体的某一部分进行分离动作训练，同时充分认识动作的过程、方向和范围。任何病理性的联带动作或任何代偿模式都需要避免。病人还应该学习如何仅仅进行一个身体部分的分离动作，以及如何在肌肉激活和放松之间切换。病人学习如何在没有视觉控制的情况下“阅读自己的身体”（见图11）。 Feldenkrais概念也可以用来训练皮质控制的动作精度和身体形象。
发育性运用障碍或发育协调障碍DCD
在儿童时期，单一或多重感觉整合不足通常被诊断为发育性运用障碍或发育协调障碍（DCD）。儿童动作评估组（MABC）和Bruininkse-seretsky 动作能力测试（BOTMP）可用于诊断发育性运用障碍。参与动作的DCD患儿经常有一些非特异性症状，如疲劳、急性头痛、眩晕和恶心，特别是在体育活动增加的时候。这样的症状是通常被认为是脊椎或心理影响所致。DCD的症状在一定程度上抗拒常规治疗。诊断一经确定，应尽快引入适当的治疗方法。体育活动应纳入治疗策略，特别推荐团队动作。治疗过程应该成为日常生活活动（ADL）的常规部分。
小脑功能
小脑与三个层面的整合有关，并与大脑其他部分同时成熟。它在肌张力调节、姿势和平衡维护中起着重要的作用。它有助于调节动作的准确性，包括非常精确的动作，比如演奏乐器。小脑在时间和空间上协调动作，在认知和言语中也扮演重要角色。它在个体发育过程中发展。在3个月大时，小脑的功能活动大大增加，他的成熟与大脑其余部分一样一直持续到成年。根据哈德斯–阿尔格拉（Hadders-Algra）的说法，神经系统在大约30岁时就可以达到成人的结构。基于现有的研究，我们认为特别的是小脑皮层和额叶和顶叶皮质的成熟，使手的灵敏性足以在6岁进行书写，在大多数国家，这个年龄与学校教育的开始时间是相关的，在这个年龄，手部动作的准确性使我们可以书写。而且，在那个年龄，语言和认知功能已经充分发育。这三方面在学校教育和康复方面都起着至关重要的作用。
结论
我们提出了一般神经生理学原则，它可用于功能诊断和动作系统功能障碍的治疗，并且在许多其他情况下与神经学和/或整形外科的诊断有关。动作模式被认为是受中枢神经系统的不同水平支配，这可能有助于临床评估和治疗。可以使用一组动态动作测试来识别受损的姿势-动作模式中的重要功能障碍的特征。基于理想的发育模式的姿势练习可以用来实现最佳的姿势功能和阶段性动作。我们建议这些方法不应该被认为是一种治疗技术，而是一种基于慢性肌肉骨骼疼痛患者的神经生理学的教育方法。