Участие спинного мозга в регуляции сокращения скелетных мышц

Участие спинного мозга в регуляции сокращения скелетных мышц и проприорецепторы. Медведева Н. А. Каф. Физиологии человека и животных Биологического ф-та МГУ им. М. В. Ломоносова, Москва 2012

Двигательный акт (бег, прыжки, ходьба, мимика, речь и т. д. ) представляет собой координированное сокращение разных мышечных групп (перемещение опорнодвигательного аппарата), осуществляемое разными уровнями центральной нервной системы

Опорнодвигательный аппарат, состоящий из скелета и прикрепленных к нему сухожилиями скелетных мышц, является морфофункциональной основой движений человека и животных.

Организация опорно-двигательного аппарата Мышцы соединяются с суставами с помощью сухожилей. Сокращение мышц вызывают либо -сгибание либо разгибание конечностей Мышцы участвующие в этих движениях называются сгибателями или разгибателями. Мышцы с одной и той же функцией называются агонистами, с противоположной анатагонистами

Двигательные центры Table 5. 3 (1) Page 144 Cerebral cortex Basal nuclei (lateral to thalamus) Basal nuclei Thalamus (medial) Thalamus Diencephalon Hypothalamus Cerebellum Midbrain Brain stem (midbrain, pons, and medulla) (Mesencephalon) Brain stem Pons Medulla oblongata Spinal cord

МОРФОЛОГИЯ СЕГМЕНТА СПИННОГО МОЗГА

Анатомия сегмента спинного мозга • Четыре зоны в сером веществе– соматические сенсорные нейроны (SS), висцеральные сенсорные (VS), висцеральные моторные (VM), и соматические моторные (SM)

СЕГМЕНТАРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ СПИННОГО МОЗГА 31 пара спинальных нервов, в которые входят аксоны мотонейронов, расположенных в разных сегментах спинного мозга

ТОПОГРАФИЯ РАСПОЛОЖЕНИЯ МОТОНЕЙРОНОВ В СЕГМЕНТЕ СПИННОГО МОЗГА

ТОПОГРАФИЯ МОТОНЕЙРОНОВ В СПИННОМ МОЗГЕ

Мотонейроны распологаются в передних (вентральных) рогах спинного мозга

Альфа-мотонейрон D мотонейрона = 25 – 100 мкм; D аксона = 12 -20 мкм

Наличие тормозных интернейронов – клеток Реншоу – важное условие регуляции активности мотонейров

Регуляция сокращения скелетных мышц происходит путем активации двигательных (моторных) единиц

ДВИГАТЕЛЬНАЯ ИЛИ МОТОРНАЯ ЕДИНИЦА Двинательная единица – комбинация мотонейрона, его аксона и всех поперечнополосатых мышечных клеток, иннервируемых этим мотонейроном. В моторную единицу входят мышечные волокна одного типа. Моторная единица работает по закону “ все или ничего”. Двигательная единица

Моторный или двигательный пул Моторный пул – все двигательные единицы данной мышцы

Типы моторных (двигательных) единиц • Три типа моторных единиц (мышц): • Медленные окислительные (тип I)(S) – небольшая сила сокращений, медленно утомляются • Быстрые окислительные (тип IIA)(FR) – занимают промежуточное положение между волокнами типа IIB и. I • Быстрые гликолитические (тип IIB)(FF) --- развивают большую силу, но быстро

Гистохимия мышечных волокон • Для исследования мышечных волокон используются биопсические пробы (Bergstrom 1961)

Быстрые и медленные мышечные волокна Свойства активности быстрых и медленных мышечных единиц обусловлены иннервацией

S FR FF Моторная единица содержит только один тип мышечных волокон

РЕКРУТИРОВАНИЕ МОТОНЕЙРОНОВ В СКЕЛЕТНОЙ МЫШЦЕ КОШКИ

СООТНОШЕНИЕ РАЗНЫХ МОТОРНЫХ ЕДИНИЦ в мышце Обычно, мышца содержит разные моторные единицы,

Пул мотонейронов мышцы– совокупность мотонейронов, иннервирующих все двигательные единицы данной мышцы

Различия мотонейронов по амплитуде разряда (потенциала действия) Маленький мотонейрон - низкая амплитуда разряда; Большой мотонейрон – высокая амплитуда разряда

Характеристики мотонейронов (зависимость силы сокращения мышцы от частоты разряда мотонейрона)

ВИДЫ СОКРАТИТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ скелетной мышцы • Сила сокращений мышцы определяется 1. Силой сокращения индивидуальной моторной единицей 2. Рекрутированием новых моторных единиц

Соотношение частоты стимуляции, силы сокращения мышца и концентрации цитоплазматического кальция

Организация мышечного волокна

Структурная композиция сократительного аппарата (поперечнополосатая мускулатура)

ИЗОМЕТРИЧЕСКОЕ СОКРАЩЕНИЕ

ИЗОТОНИЧЕСКОЕ СОКРАЩЕНИЕ

Морфологическая основа спинальных рефлексов Афферентная дуга рефлекса Афферентн ый нейрон Эфферентная дуга рефлекса

Тип мышечного афферентного нейрона (униполярный, по классификации Гольджи – I тип нейронов )

Мышцы и мотонейроны Два типа мышечных волокон: 1. Экстрафузальные мышечные волокна 2. 2. Интрафузальные мышечные волокна Два типа мотонейронов: 2. 1. α-мотонейроны - иннервируют экстрафузальные мышечные волокна. 2. Γамма -мотонейроны иннервирую интрафузальные мышечные волокна

Мышечные рецепторы -проприорецепторы Существует два типа проприорецепторов: 1. Мышечные веретена, состоящие из интрафузальных мышечных волокон 2. Орган Гольджи, расположенный в сухожилиях мышц

Мышечный тонус: в норме ряд моторных единиц всегда активен. Сокращение одной мышцы не вызывает движение, а приводит к развитию напряжения или натяжения в мышце. Растяжение мышечного веретена приводит к сокращению мышцы

Функция: сенсорная (чувствовать) a) Изменение в длине мышцы b) Скорость в изменении длины мышцы: рефлекс растяжения (Stretch reflex) Мышечные веретена

Типы мышечных веретен: с ядерной сумкой и ядерной цепочкой

Два типа сенсорных нейронов(афферентов) I. Первичные афференты(Ia): реагируют на быстрые изменения (скорость растяжения) – Функция: реакция на растяжение II. Вторичные афференты (II): медленные окончания – определяют финальную длину мышцы – Функция: определение мышечного тонуса, участие в поддержании позы

Реакция первичных и вторичных афферентов (типа 1 a и II)

ГАММА-МОТОНЕЙРОН (гамма петля)

Участие гамма-мотонейрона в регуляции сокращения (произвольное сокращение)

Участие гамма-мотонейрона в регуляции сокращения

Роль гамма-мотонейрона 1. Регуляция чувствительности мышечного веретена 2. Осуществление центрального контроля сокращения (Гамма-петля) (“γ loop”):

Орган Гольджи Реагирует на укорочение мышцы, на развитие напряжение в ней ØФункция: предупреждение повреждения мышцы и связок в результате сильного укорочения мышцы ØАфферентный нейрон – 1 b. Tension Firing pattern in the Ib fiber

РЕФЛЕКС РАСТЯЖЕНИЯ (МОНОСИНАПТИЧЕСКИЙ РЕФЛЕКС)

Спинальные рефлексы: простой рефлекс растяжения 1. Растяжение мышцы(сгибатель) 2 Активация 1 а афферента и афферентного нейрона (3 а) активация альфа-мотонейрона сокращение той же самой или синергичной мышцы (3 b) активация интернейрона ингибирование мотонейрона мышцы антагониста расслабление мышцы антагониста {

Коленный рефлекс

РОЛЬ ЭЛАСТИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ В РЕАЛИЗАЦИИ СОКРАТИТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ