Struktura i funkcja
Górne i dolne neurony ruchowe razem składają się na dwuneuronową ścieżkę, która jest odpowiedzialna za ruch. Górne i dolne neurony ruchowe wykorzystują różne neuroprzekaźniki do przekazywania swoich sygnałów. Górne neurony ruchowe używają glutaminianu, podczas gdy dolne neurony ruchowe używają acetylocholiny.
Aby wykonać ruch, sygnał musi mieć swój początek w pierwotnej korze ruchowej mózgu, która znajduje się w zakręcie przedśrodkowym. W pierwotnej korze ruchowej znajdują się ciała komórek górnych neuronów ruchowych, zwanych komórkami Betza. Komórki te znajdują się w warstwie 5 kory ruchowej i mają długie dendryty wierzchołkowe, które rozgałęziają się w warstwie 1. Górny neuron ruchowy jest odpowiedzialny za integrację wszystkich pobudzających i hamujących sygnałów z kory mózgowej i przekształcenie ich w sygnał, który zainicjuje lub zahamuje dobrowolny ruch. Neurony wzgórzowo-korowe i neurony projekcyjne ciała modzelowatego regulują pracę górnych neuronów ruchowych. Chociaż mechanizm regulacji przez te jednostki nie jest do końca poznany, uważa się, że większość pobudzających sygnałów wejściowych do tych neuronów pochodzi z neuronów zlokalizowanych w warstwach 2, 3 i 5 kory ruchowej. Aksony górnego neuronu ruchowego wędrują w dół przez tylną część torebki wewnętrznej. Stamtąd biegną dalej przez szypuły mózgowe w śródmózgowiu, włókna podłużne pontyny i w końcu przez piramidy śródmózgowia. To właśnie w tym miejscu większość (około 90%) włókien rozdziela się i biegnie dalej w dół rdzenia kręgowego po przeciwnej stronie ciała jako boczny szlak korowo-rdzeniowy. Droga korowo-rdzeniowa boczna jest największą drogą zstępującą i znajduje się w lejku bocznym. Droga ta będzie synapsować bezpośrednio do dolnego neuronu ruchowego w rogu przednim rdzenia kręgowego. Włókna z dróg piramidowych, które nie uległy dekompozycji w rdzeniach, tworzą drogę korowo-rdzeniową przednią, która jest znacznie mniejsza niż droga korowo-rdzeniowa boczna. Droga ta znajduje się w pobliżu przedniej bruzdy pośrodkowej i jest odpowiedzialna za ruchy osiowe i proksymalne kończyn oraz kontrolę, co pomaga w utrzymaniu postawy. Chociaż nie ulega dekompozycji w rdzeniach, droga ta ulega dekompozycji na unerwianym poziomie kręgosłupa.
Dolny neuron ruchowy jest odpowiedzialny za przekazywanie sygnału z górnego neuronu ruchowego do mięśnia efektorowego w celu wykonania ruchu. Istnieją trzy szerokie typy dolnych neuronów ruchowych: somatyczne neurony ruchowe, specjalne trzewne eferentne (rozgałęzione) neurony ruchowe i ogólne trzewne neurony ruchowe.
Somatyczne neurony ruchowe znajdują się w pniu mózgu i dzielą się na trzy kategorie: alfa, beta i gamma. Neurony ruchowe alfa unerwiają pozazwojowe włókna mięśniowe i są podstawowym środkiem skurczu mięśni szkieletowych. Ciało komórkowe dużego neuronu ruchowego alfa może znajdować się w pniu mózgu lub w rdzeniu kręgowym. W rdzeniu kręgowym ciała komórkowe znajdują się w rogu przednim i dlatego nazywane są komórkami rogu przedniego. Z komórki rogów przednich pojedynczy akson unerwia wiele włókien mięśniowych w obrębie jednego mięśnia. Właściwości tych włókien mięśniowych są niemal identyczne, co pozwala na kontrolowany, synchroniczny ruch jednostki motorycznej po depolaryzacji dolnego neuronu motorycznego. Neurony motoryczne beta są słabo scharakteryzowane, ale ustalono, że unerwiają one zarówno włókna pozazwojowe, jak i wewnątrzzwojowe. Neurony ruchowe gamma unerwiają wrzeciona mięśniowe i decydują o ich wrażliwości. Neurony te reagują przede wszystkim na rozciąganie wrzecion mięśniowych. Pomimo nazwy „neurony ruchowe”, neurony te nie wywołują bezpośrednio żadnej funkcji ruchowej. Uważa się, że są one aktywowane razem z neuronami ruchowymi alfa i dostrajają skurcz mięśnia (koaktywacja alfa-gamma). Zakłócenie w neuronach ruchowych alfa lub gamma spowoduje zaburzenie napięcia mięśniowego.
Najniższe neurony ruchowe odgrywają również rolę w somatycznym łuku odruchowym. Kiedy wrzeciona mięśniowe wykrywają nagłe rozciągnięcie, sygnał wędruje w dół aferentnych włókien nerwowych. Te włókna nerwowe synapsują albo bezpośrednio do neuronu ruchowego alfa (monosynaptyczny łuk odruchowy), albo do interneuronów, które następnie synapsują do neuronu ruchowego alfa (polisynaptyczny łuk odruchowy). Dolny neuron ruchowy unerwia mięsień efektorowy, co pozwala na szybką reakcję mięśniową. Łuk odruchowy pozwala na interpretację i reakcję na bodziec natychmiast poprzez rdzeń kręgowy, omijając mózg, co skutkuje szybszą reakcją efektora.
Branchial motor neurons innervate the muscles of the head and neck that derive from the branchial arches. Znajdują się one w pniu mózgu. Gałęziowe neurony ruchowe i neurony czuciowe razem tworzą jądra nerwów czaszkowych V, VII, IX, X i XI.
Wisceralne neurony ruchowe przyczyniają się zarówno do współczulnych, jak i przywspółczulnych funkcji autonomicznego układu nerwowego. We współczulnym układzie nerwowym centralne neurony ruchowe są obecne w rdzeniu kręgowym od T1-L2. Występują one w jądrze pośrednio-bocznym (IML). Neurony ruchowe z tego jądra mają trzy różne szlaki. Dwie pierwsze drogi prowadzą do zwojów przedkręgowych i okołokręgowych, z których neurony obwodowe unerwiają serce, jelito grube, jelita, nerki i płuca. Trzecią możliwą drogą w tym systemie jest droga do produkujących katecholaminy komórek chromafinowych rdzenia nadnerczy. Poprzez ukierunkowanie tych trzech dróg, trzewne neurony ruchowe w oddziale współczulnym przyczyniają się do reakcji „walcz lub uciekaj”. Z drugiej strony, w układzie przywspółczulnym, trzewne neurony ruchowe przyczyniają się do powstania nerwów czaszkowych III, VII, IX i X. Poza pniem mózgu, te trzewne neurony ruchowe przyczyniają się do powstania układu przywspółczulnego w rdzeniu kręgowym na poziomach S2-S4. Podobnie jak w oddziale współczulnym, neurony te bezpośrednio unerwiają zwoje w sercu, trzustce, płucach i nerkach. Tak więc, w obu podziałach układu autonomicznego, te niższe neurony ruchowe pełnią inną rolę niż somatyczne neurony ruchowe, ponieważ nie unerwiają bezpośrednio mięśnia efektorowego, a zamiast tego unerwiają zwoje.