12. Моторные единицы. Механизм сокращения и расслабления мышечных волокон.

Анатомической и функциональной единицей скелетных мышц является нейромоторная единица — двигательный нейрон и иннервируемая им группа мышечных волокон.  

Возбуждение мотонейрона вызывает одновременное сокращение всех входящих в эту единицу мышечных волокон. Двигательные единицы небольших мышц содержат малое число мышечных волокон, а ДЕ крупных мышц туловища и конечностей — до нескольких тысяч. Отдельные ДЕ могут возбуждаться и сокращаться независимо друг от друга.  

Поперечно-полосатая скелетная мышца состоит из длинных волокон – миофибрилл, внутри которых располагаются нити сократительных белков – актина и миозина. Нити миозина толстые и не смещаются, из актина образуются тонкие нити, способные к смещению. Нити актина покрыты слоем белка тропонина, препятствующего их взаимодействию с миозином. Нити сократительных белков окружены цитоплазмой (саркоплазмой).

Согласно теории скольжения нитей, мышечное сокращение происходит благодаря скользящему движению актиновых и миозиновых филламентов друг относительно друга. Механизм скольжения нитей включает несколько последовательных событий.

При возбуждении мышцы открываются многочисленные каналы в мембране саркоплазматической сети, через которые в саркоплазму выходят ионы кальция. Они взаимодействуют с белком тропонином, освобождая от него нити актина. Кроме того, кальций стимулирует распад молекул АТФ, высвобождая большое количество энергии, за счет которой актин взаимодействует с миозином – нити актина как бы вдвигаются в промежутки между нитями миозина, и все мышечное волокно сокращается.

Для расслабления мышцы тоже требуется энергия в виде молекул АТФ. За счет этой энергии идет работа кальциевого насоса, удаляющего ионы кальция из саркоплазмы. В результате освободившиеся молекулы тропонина блокируют актин, препятствуя его взаимодействию с миозином. Нити снова расходятся, мышечное волокно расслабляется.

Цикл «связывание – изменение конформации – рассоединение – восстановление конформации» происходит много раз, в результате чего актиновые и миозиновые филламенты смещаются друг относительно друга, Z -диски саркомеров сближаются и миофибрилла укорачивается.

13. Типы скелетных мышечных волокон

Красные мышечные волокна (волокна 1 типа) содержат большое количество митохондрий с высокой активностью окислительных ферментов. Сила их сокращений сравнительно невелика, а скорость потребления энергии такова, что им вполне хватает аэробного метаболизма. Они участвуют в движениях, не требующих значительных усилий, — например, в поддержании позы. Присутствует миоглобин.

Белым мышечным волокнам (волокнам 2 типа) присуща высокая активность ферментов гликолиза, значительная сила сокращения и такая высокая скорость потребления энергии, для которой уже не хватает аэробного метаболизма. Поэтому двигательные единицы, состоящие из белых волокон, обеспечивают быстрые, но кратковременные движения, требующие рывковых усилий.

14. Одиночное мышечное сокращение. Его фазы.

Одиночные мышечные сокращения возникают при низкой частоте электрических импульсов. Если очередной импульс приходит в мышцу после завершения фазы расслабления, возникает серия последовательных одиночных сокращений.

Одиночное мышечное сокращение. При раздражении мышцы одиночным импульсом возникает одиночное мышечное сокращение, в котором выделяют три фазы:

• латентный период —

  время от момента раздражения до начала сокращения; в это время в мышце  происходят биохимические и биофизические процессы, одним из проявлений которых является  ПД.

• фаза сокращения (фаза укорочения)

• фаза расслабления.

Амплитуда одиночного сокращения мышцы зависит от количества сократившихся в этот момент миофибрилл. Возбудимость отдельных групп волокон различна, поэтому пороговая сила тока вызывает сокращение лишь наиболее возбудимых мышечных волокон. Амплитуда такого сокращения минимальна. При увеличении силы раздражающего тока в процесс возбуждения вовлекаются и менее возбудимые группы мышечных волокон; амплитуда сокращений суммируется и растет до тех пор, пока в мышце не останется волокон, не охваченных процессом возбуждения. В этом случае регистрируется максимальная амплитуда сокращения, которая не увеличивается, несмотря на дальнейшее нарастание силы раздражающего тока.

Что такое моторная единица? — Drink-Drink

Содержание

• Что такое моторная единица?
• Как работают двигательные единицы
  • Сокращение мышц
  • Мышечная адаптация
• Слово от Drink-Drink

Двигательные единицы контролируют скелетные мышцы и являются движущей силой каждого вашего движения. Это включает в себя произвольные движения, такие как ходьба или поднятие тяжестей, а также непроизвольные, такие как дыхание. Когда вы поднимаете тяжести, ваше тело приспосабливается к потребностям двигательных единиц. Это означает, что вам придется усложнять задачу и быть последовательным, чтобы продолжать видеть прогресс.

Что такое моторная единица?

Мышцы человеческого тела чрезвычайно сложны. Упражнения могут сделать их сильнее, а бездействие их ослабляет.

Двигательная единица состоит из одной нервной клетки или нейрона, который снабжает нервами (иннервирует) группу скелетных мышц. Когда нейрон получает сигналы от мозга, он стимулирует все мышечные волокна в этой конкретной двигательной единице, побуждая их к движению.

Мышцы состоят из различных типов волокон. Они прикреплены к костям соединительной тканью, и она должна быть даже прочнее, чем сама мышца. Каждая мышца состоит из множества волокон и нескольких двигательных единиц, которые рассредоточены по всей мышце. Двигательные единицы помогают обеспечить равномерное распределение силы сокращения мышц по всей мышце.

Двигательные единицы различаются в зависимости от того, где они находятся и что они делают. Они также бывают разных размеров. Существуют небольшие двигательные единицы, которые могут стимулировать только пять или десять волокон, чтобы выполнять такие действия, как моргание или фырканье. У вас также есть двигательные единицы, которые включают в себя сотни мышечных волокон. Они отвечают за большие движения, такие как удары ногами или прыжки.

Как работают двигательные единицы

Количество двигательных единиц, которые активируются для выполнения задачи, зависит от задачи. Для более сильных мышечных сокращений требуется больше двигательных единиц. Но если вы тратите меньше усилий, вам нужно меньше двигательных единиц для выполнения движения.

Сокращение мышц

Как только двигательная единица получает сигнал от мозга, все мышечные волокна в этой единице сокращаются одновременно с полной силой. Количество силы, которую вы производите в любой момент времени, зависит от того, сколько двигательных единиц требует ваше тело.

Например, если вы берете карандаш, вам нужно всего несколько двигательных единиц, чтобы создать необходимое усилие. Но если вы поднимаете тяжелую штангу, вам нужно больше двигательных единиц, потому что вам нужно гораздо больше силы, чтобы поднять более тяжелый вес.

Вы можете генерировать больше силы, когда у вас большие и сильные мышцы. Это может произойти, если вы регулярно поднимаете тяжести и сосредоточены на перегрузке мышц большим весом, чем они могут выдержать. Этот процесс называется адаптацией.

Мышечная адаптация

Цель поднятия тяжестей состоит в том, чтобы бросить вызов своим мышцам. Таким образом, они адаптируются к новым вызовам и становятся сильнее. Двигательные единицы являются большой частью этого процесса адаптации.

Когда вы впервые начинаете силовую тренировку, ваш мозг реагирует, рекрутируя все больше и больше двигательных единиц каждый раз, когда вы сокращаете мышцу. По мере того, как вы продолжаете тренироваться, вы можете генерировать больше силы, и ваши двигательные единицы активизируются в более быстром темпе. Это сделает ваши движения более эффективными. Вы можете усилить задействование двигательных единиц, постоянно увеличивая вес, дополнительно нагружая мышцы.

Как только вы создадите эту связь между своим мозгом, мышцами и двигательными единицами, эта связь останется, даже если вы перестанете тренироваться. Путь всегда будет рядом, когда вы вернетесь к тренировкам.

Независимо от того, как долго вы делаете перерыв, ваше тело всегда будет помнить, как делать, скажем, подъем на бицепс или присед. Конечно, это не означает, что ваши мышцы будут иметь одинаковую силу. Вам все еще нужно восстановить любую силу или выносливость, которые вы, возможно, потеряли. Остается память об этом движении.

Слово от Drink-Drink

Ключом к тому, чтобы научить свое тело задействовать больше двигательных единиц, генерировать больше силы и поддерживать мышечную массу, является регулярное поднятие тяжестей. Общие рекомендации предполагают поднятие тяжестей для всех групп мышц два-три дня подряд в неделю. Постоянство — это настоящий ключ к поддержанию мышечной массы, а регулярный прогресс гарантирует, что вы не достигнете разочаровывающего плато.

Если вы только начинаете, попробуйте тренировку всего тела для начинающих. Вы почувствуете разницу примерно через неделю, и у вас будет хороший старт для тренировки этих двигательных единиц.

Моторная единица – Неврология

Большинство зрелых экстрафузальных волокон скелетных мышц у млекопитающих иннервируются только одним α-мотонейроном. Поскольку мышечных волокон гораздо больше, чем мотонейронов, отдельные двигательные аксоны разветвляются внутри мышц, образуя синапсы на многих различных волокнах, которые обычно распределяются по относительно широкой области внутри мышцы, по-видимому, для обеспечения распространения сократительной силы двигательной единицы. равномерно (). Кроме того, такое расположение снижает вероятность того, что повреждение одного или нескольких α-мотонейронов значительно изменит работу мышцы. Поскольку потенциал действия, генерируемый мотонейроном, обычно приводит к пороговому значению все мышечные волокна, с которыми он контактирует, один α-мотонейрон и связанные с ним мышечные волокна вместе составляют наименьшую единицу силы, которая может быть активирована для осуществления движения. Шеррингтон был первым, кто обнаружил эту фундаментальную связь между альфа-мотонейроном и мышечными волокнами, которые он иннервирует, для чего он ввел термин моторная единица.

Рисунок 16.4

Блок двигателя. (A) Схема, показывающая нижний мотонейрон в спинном мозге и путь его аксона к мышце. (B) Синапсы каждого мотонейрона с несколькими мышечными волокнами. Двигательный нейрон и волокна, с которыми он контактирует, определяют двигательную единицу. Крест (подробнее…)

И двигательные единицы, и сами α-мотонейроны различаются по размеру. Небольшие α-мотонейроны иннервируют относительно немного мышечных волокон и образуют двигательные единицы, которые генерируют малые силы, в то время как крупные мотонейроны иннервируют более крупные и мощные двигательные единицы. Двигательные единицы также различаются по типам мышечных волокон, которые они иннервируют. В большинстве скелетных мышц малые двигательные единицы иннервируют небольшие «красные» мышечные волокна, которые сокращаются медленно и генерируют относительно небольшие силы; но из-за богатого содержания миоглобина, большого количества митохондрий и богатого капиллярного русла такие маленькие красные волокна устойчивы к утомлению. Эти маленькие единицы называются медленные (S) двигательные единицы и особенно важны для действий, требующих продолжительного мышечного сокращения, таких как поддержание вертикального положения. Более крупные α-мотонейроны иннервируют более крупные бледные мышечные волокна, которые генерируют большую силу; однако эти волокна имеют редкие митохондрии и поэтому легко утомляются. Эти единицы называются быстро утомляемыми (FF) двигательными единицами и особенно важны для кратковременных нагрузок, требующих больших усилий, таких как бег или прыжки. Третий класс моторных единиц имеет свойства, лежащие между двумя другими. Эти двигательные единицы , устойчивые к быстрому утомлению (FR), имеют промежуточный размер и не так быстры, как единицы FF. Как следует из названия, они значительно более устойчивы к утомлению и генерируют примерно в два раза больше силы, чем медленные двигательные единицы.

Рисунок 16.5

Сравнение силы и утомляемости трех различных типов двигательных единиц. В каждом случае ответ отражает стимуляцию одного мотонейрона. (A) Изменение мышечного напряжения в ответ на потенциал действия одного двигательного нейрона. (B) Напряжение (подробнее…)

Эти различия между различными типами двигательных единиц показывают, как нервная система производит движения, соответствующие различным обстоятельствам. В большинстве мышц малые медленные двигательные единицы имеют более низкий порог активации, чем более крупные единицы, и тонически активны во время двигательных актов, требующих длительных усилий (например, в положении стоя). Порог для крупных быстрых двигательных единиц достигается только при выполнении быстрых движений, требующих большой силы, например прыжков. Функциональные различия между различными классами двигательных единиц также объясняют некоторые структурные различия между группами мышц. Например, двигательная единица в камбаловидной мышце (мышца, важная для осанки, состоящая в основном из небольших медленных единиц) имеет средний коэффициент иннервации 180 мышечных волокон на каждый двигательный нейрон. Напротив, икроножная мышца, состоящая как из малых, так и из более крупных единиц, имеет коэффициент иннервации 1000–2000 мышечных волокон на двигательный нейрон и может генерировать силы, необходимые для внезапных изменений положения тела. Более тонкие вариации присутствуют у спортсменов при разных режимах тренировок. Таким образом, биопсия мышц показывает, что у спринтеров в ногах больше мощных, но быстро утомляющихся бледных волокон, чем у марафонцев. Другие отличия связаны с узкоспециализированными функциями отдельных мышц. Например, глаза требуют быстрых и точных движений, но небольшой силы; вследствие этого экстраокулярные мышечные моторные единицы чрезвычайно малы (с коэффициентом иннервации всего 3!) и имеют очень большую долю мышечных волокон, способных сокращаться с максимальной скоростью.

9.3C: Двигательные единицы — Медицина LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Двигательная единица представляет собой функциональную единицу мышечного сокращения и включает двигательное нервное волокно и иннервируемые им мышечные волокна.

Цели обучения

• Описать двигательную единицу и ее функцию

Ключевые моменты

• Двигательная единица, функциональная единица мышечного сокращения, представляет собой отдельный двигательный нерв и связанные с ним мышечные волокна, которые иннервируются при стимуляции нерва.
• Совокупность моторных единиц называется моторным парком.
• Количество мышечных волокон в каждой единице может варьироваться в пределах конкретной мышцы, что влияет на точность и генерацию силы.
• Таким образом, дифференциальная активация одной или нескольких двигательных единиц в моторном пуле может контролировать точность и силу движения.

Ключевые термины

• Моторный парк : Совокупность моторных единиц.
• Двигательная единица : группа двигательных нейронов и иннервируемых ими мышечных волокон.

Двигательные единицы

Двигательная единица состоит из двигательного нейрона и группы мышечных волокон, иннервируемых этим нейроном. Количество мышечных волокон в двигательной единице варьируется и зависит от способности мышц к точным и четким движениям. Точность обратно пропорциональна размеру двигательной единицы. Таким образом, мелкие двигательные единицы могут выполнять более точные движения по сравнению с более крупными двигательными единицами. Например, мышцы бедра, отвечающие за крупные мощные движения, могут иметь в каждом звене тысячу волокон, а мышцы глаз, требующие мелких точных движений, могут иметь только десять. Группы двигательных единиц иннервируются для координации сокращения целой мышцы и создания соответствующих движений; все двигательные единицы в мышце считаются моторным пулом.

Моторные пулы и сила

Часто в моторном пуле есть двигательные единицы нескольких размеров, что позволяет модулировать точность и силу, производимые одной мышцей. Например, небольшая двигательная единица в бицепсе может быть активирована для небольших точных движений, в то время как более крупная двигательная единица может быть активирована для более энергичных действий.

Эти многочисленные моторные единицы разного размера в моторном пуле позволяют очень точно контролировать силу в пространстве или во времени.

• Пространственная: вовлечение большего или большего количества двигательных единиц для увеличения силы.
• Височный: Повторяющаяся стимуляция двигательной единицы, при которой суммируется генерируемая сила сокращения.

9.3C: Motor Units распространяется по лицензии CC BY-SA, автором, ремиксом и/или куратором является LibreTexts.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или страница

   Лицензия

   СС BY-SA

   Показать оглавление

   нет

2. Метки

   На этой странице нет тегов.