Набор моторных единиц - Motor unit recruitment

Набор моторных единиц относится к активации дополнительных двигательные единицы добиться увеличения сократительная сила в мышца Моторная единица состоит из одного мотонейрона и всех мышечных волокон, которые он стимулирует. Все мышцы состоят из ряда двигательных единиц, а волокна, принадлежащие одной двигательной единице, рассредоточены и перемешаны между волокнами других единиц. Мышечные волокна, принадлежащие к одной двигательной единице, могут распространяться по всей мышце или большей части всей мышцы, в зависимости от количества волокон и размера мышцы.[1][2] Когда моторный нейрон активируется, все мышечные волокна, иннервируемые мотонейроном, стимулируются и сокращаются. Активация одного двигательного нейрона приведет к слабому, но распределенному сокращению мышц. Активация большего количества мотонейронов приведет к активации большего количества мышечных волокон и, следовательно, к более сильному сокращению мышц. Рекрутирование моторных единиц - это мера того, сколько моторных нейронов активировано в конкретной мышце, и, следовательно, это мера того, сколько мышечных волокон этой мышцы активировано. Чем выше набор, тем сильнее будет мышечное сокращение. Двигательные единицы обычно задействуются в порядке от наименьшего к наибольшему (от наименьших двигательных нейронов до наибольших двигательных нейронов, и, следовательно, сокращаются от медленных до быстрых) по мере увеличения сокращения. Это известно как Принцип размера Хеннемана.[3]

Нейронный механизм вербовки

Хеннеман предположил, что механизм, лежащий в основе принципа размера, заключается в том, что меньшие двигательные нейроны имеют меньшую площадь поверхности и, следовательно, более высокое сопротивление мембраны. Он предсказал, что ток, генерируемый возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП) приведет к более высокому изменению напряжения (деполяризации) на нейронной мембране меньших мотонейронов и, следовательно, к большим ВПСП в меньших мотонейронах.[4] Позже Берк продемонстрировал постепенное снижение амплитуды ВПСП и тормозящего постсинаптического потенциала (IPSP) от маленьких к большим мотонейронам.[5] Это, казалось, подтвердило идею Хеннемана, но Берк не согласился, указав, что у более крупных нейронов с большей площадью поверхности есть место для большего количества синапсов. В конечном итоге Берк показал (на очень небольшой выборке нейронов), что меньшие мотонейроны имеют большее количество синаптических входов от одного источника входных сигналов.[6] Тема, вероятно, до сих пор считается спорным.

При некоторых обстоятельствах нормальный порядок набора двигательных единиц может быть изменен, так что малые двигательные единицы перестают работать и могут быть задействованы более крупные.[7][8] Полагают, что это связано с взаимодействием возбуждающих и тормозных мотонейрональных сигналов.

Скорость кодирования мышечной силы

Сила, создаваемая одной двигательной единицей, частично определяется количеством мышечных волокон в ней. Другой важный фактор, определяющий силу, - это частота, с которой мышечные волокна стимулируются их иннервирующим аксоном. Скорость, с которой приходят нервные импульсы, известна как скорость возбуждения двигательных единиц и может варьироваться от частот, достаточно низких, чтобы вызвать серию одиночных сокращений, до частот, достаточно высоких, чтобы вызвать слияние. тетаническое сокращение. Обычно это позволяет изменять силу в 2–4 раза. В общем, скорость активации моторных единиц каждой отдельной моторной единицы увеличивается с увеличением мышечного усилия, пока не будет достигнута максимальная скорость. Это сглаживает возрастающие изменения силы, которые в противном случае происходили бы при привлечении каждой дополнительной единицы.[9]

Пропорциональный контроль мышечной силы

Распределение размеров моторных единиц таково, что существует обратная зависимость между количеством моторных единиц и силой, которую каждая из них генерирует (то есть количеством мышечных волокон на моторную единицу). Таким образом, существует много маленьких моторных единиц и постепенно уменьшается количество более крупных моторных единиц. Это означает, что при низких уровнях набора приращение силы из-за набора невелико, тогда как при сильных сокращениях приращение силы становится намного больше. Таким образом, соотношение между приращением силы, создаваемым добавлением другого блока двигателя, и пороговым значением силы, при котором этот блок задействуется, остается относительно постоянным.[3]

Электродиагностическое тестирование

В медицинских электродиагностическое тестирование для пациента со слабостью тщательный анализ размера, формы и модели «потенциала действия двигательных единиц» (MUAP) может помочь в различении миопатия из невропатия.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Унджиан М., Р. Р. Рой, Э. Элдред, А. Гарфинкель, Дж. Р. Пейн, А. Армстронг, А. Тога и В. Edgerton: физиологические и развивающие последствия анатомии двигательных единиц. J. Neurobiol. 22: 547-559, 1991. Территория автоблока.
  2. ^ Бодин-Фаулер, С., Гарфинкель, А., Рой, Роланд Р. и Эджертон, В. Реджи. Пространственное распределение мышечных волокон на территории двигательной единицы. Muscle and Nerve 13: 1133-1145, 1990. - неслучайное распределение волокон.
  3. ^ а б Хеннеман Э., Сомьен Г. и Карпентер Д. О. (1965). Функциональное значение размера клеток в мотонейронах спинного мозга. J. Neurophysiol. 28, 560-580.
  4. ^ Хеннеман Э., Сомьен Г. и Карпентер Д. О. (1965). Возбудимость и угнетаемость мотонейронов разного размера. J. Neurophysiol. 28, 599-620.
  5. ^ Берк Р. Э., Раймер В. З. и Уолш-младший. Относительная сила синаптического входа от коротколатентных путей к двигательным единицам определенного типа в медиальной икроножной мышце кошки. J Neurophysiol. 1976 Май; 39 (3): 447-58.
  6. ^ Берк RE, Уолмсли B, Ходжсон JA. Анатомия HRP афферентных контактов группы Ia на альфа-мотонейронах. Brain Res. 1979, 12 января; 160 (2): 347-52
  7. ^ Гарнетт Р. и Стивенс Дж. А. Рефлекторные ответы отдельных моторных единиц первой спинной межкостной мышцы человека после кожной афферентной стимуляции. J. Physiol. Земельные участки. 303: 35-1364, 1980.
  8. ^ Канда, К., Берк, Р. Э. и Уолмсли, Б. Дифференциальный контроль быстрых и медленных моторных единиц у децеребрационной кошки. Exp. Brain Res. 29: 57-74, 1977.
  9. ^ Карло Дж. ДеЛука. Управляющие свойства моторных агрегатов. J. exp. Биол. 115, 125-136 (1985) 25.

внешняя ссылка