Мышечные рецепторы
СОДЕРЖАНИЕ:
- Введение
- Строение мышечных веретен
- Иннервация мышечных веретен
- Сухожильный орган Гольджи
- Мышечное чувство
- Распределение мышечных веретен и сухожильных органов
- Расположение рецепторов и характер их возбуждения
- Активность фузимоторных нервных волокон
- Вторичные окончания мышечных веретен
- Мышечная механика
- Ауксотоническое и изометрическое сокращения
- Одиночное сокращение, суперпозиция сокращений, тетанус
- Сила изометрического сокращения и длина мышцы
- Максимум изометрических сокращений
- Соотношение между нагрузкой и укорочением мышцы
- Соотношение между скоростью сокращения и силой (нагрузкой)
- Регуляция мышечного сокращения
- Электромеханическое сопряжение
- Контрактура
- Регуляция мышечной силы в организме человека
- Корреляция между силой сокращения и частотой потенциалов действия
- Рефлекторный тонус
- Клиническая электромиография
- Используемая литература
1. Введение
Реце́птор — сложное образование, состоящие из терминалей (нервных окончаний) дендритов чувствительных нейронов, глии, специализированных образований межклеточного вещества и специализированных клеток других тканей, которые в комплексе обеспечивают превращение влияния факторов внешней или внутренней среды (раздражитель) в нервный импульс.
Мышечные веретена — рецепторы растяжения мышц, бывают двух типов:
- с ядерной сумкой
- с ядерной цепочкой
Сухожильный
орган Гольджи — рецепторы сокращения
мышц. При сокращении мышцы сухожилие
растягивается и его волокна пережимают
рецепторное окончание, активируя его.
2.
Строение мышечных веретен
Нервно-мышечное веретено — сложный рецептор, который включает видоизмененные мышечные клетки, афферентные и эфферентные нервные отростки и контролирует как скорость, так и степень сокращения и растяжение скелетных мышц.
В каждой поперечнополосатой мышце содержатся мышечные веретена. Мышечные веретена, в соответствии с названием, имеют форму веретена длиной несколько миллиметров и диаметром несколько десятых долей миллиметра. Веретена расположены в толще мышцы параллельно обычным мышечным волокнам. Мышечное веретено имеет соединительнотканную капсулу. Капсула обеспечивает механическую защиту элементов веретена, расположенных в полости капсулы, регулирует химическую жидкую среду этих элементов и этим обеспечивает их взаимодействие. В полости капсулы мышечного веретена расположено несколько особых мышечных волокон, способных к сокращению, но отличающихся от обычных мышечных волокон мышцы как по строению, так и по функции. Эти мышечные волокна, расположенные внутри капсулы, назвали интрафузальными мышечными волокнами (лат.: intra — внутри; fusus — веретено); обычные мышечные волокна называются экстрафузальными мышечными волокнами (лат.: extra — вне, снаружи; fusus — веретено). Интрафузальные мышечные волокна тоньше и короче экстрафузальных мышечных волокон. Выделяют два главных типа интрафузалъных мышечных волокон.
Один тип интрафузального мышечного волокона — волокно с ядерной сумкой (bursa nuclearis)Это волокно имеет в средней части около сотни компактно собранных клеточных ядер. Утолщенная средняя часть такого интрафузального волокна представляет собой сумку с ядрами. Именно потому эти волокна назвали сумчато-ядерными.
Другой тип волокна,
волокно с ядерной цепочкой (vinculun
nucleare) , имеет ядра распределенные в виде
цепочки по длинной оси интрафузального
волокна. Именно потому эти волокна называют
цепочно-ядерными интрафузальными мышечными
волокнами. Цепочечно-ядерные волокна
вдвое тоньше и почти вдвое короче, чем
сумчато-ядерные волокна.
2.1.
Иннервация мышечных
веретен
Афферентная иннервация
В полость каждого
мышечного веретена на уровне ядерной
зоны проникают нервные волокна
и кровеносные сосуды. Среди нервных
волокон одно — толстое миелинизированное
нервное волокно. Внутри мышечного
веретена одиночное крупное волокно
ветвится и посылает терминали дендритов
к каждому интрафузальному мышечному
волокну любых разновидностей. Конечные
нервные ветви обвиваются вокруг средних
частей интрафузальных волокон, образуя
так называемое аннулоспиральное окончание
(лат.: anulus — колечко, завиток; anulo- в форме
кольца). Афферентные нервные волокна,
образующие аннулоспиральные окончания,
принадлежат к типу Iа. Их называют первичными
афферентными волокнами мышечных веретен.
В соответствии с этим аннулоспиральные
нервные окончания носят название первичных
чувствительных (сенсорных) окончаний.
Полагают, что каждое мышечное веретено
иннервируется только одним афферентным
нервным волокном типа Iа.
Большинство мышечных
веретен иннервируются также
одним или несколькими
Эфферентная иннервация
Как экстрафузальные,
так и интрафузальные мышечные волокна
иннервируются эфферентными нервными
волокнами, аксонами мотонейронов спинного
мозга. Это разные мотонейроны. Экстрафузальные
волокна иннервируются α-мотонейронами,
а интрафузальные — γ-мотонейронами. Тела
γ-мотонейронов, посылающих по своим аксонам
(фузимоторные нервные волокна) управляющие
сигналы к мышечным веретенам, значительно
меньше по размерам, чем тела α-мотонейронов,
управляющих экстрафузальными мышечными
волокнами. Фузимоторные нервные волокна
значительно тоньше эфферентных волокон,
управляющих сокращениями мышц. Фузимоторные
нервные волокна называют γ-(эфферентными)
нервными волокнами. В пределах мышцы
γ-волокна разветвляются и иннервируют
несколько мышечных веретен. Внутри каждого
веретена γ-волокна иннервируют несколько
интрафузальных мышечных волокон. γ-волокна
образуют несколько типов окончаний на
периферических (полярных) участках интрафузальных
мышечных волокон. Эти окончания называют
γ-концевыми пластинками, если они локализованы
на сумчато-ядерных интрафузальных мышечных
волокнах, а также γ-кустовидными нервными
окончаниями, если они локализованы на
цепочечноядерных интрафузальных мышечных
волокнах. γ-концевые пластинки подобны
обычным концевыми пластинкам, расположенным
на экстрафузальных мышечных волокнах).
γ-кустовидные окончания представляют
собой длинные тонкие структуры, разветвленные
в виде диффузной сети. Каждое γ-волокно
образует только один тип терминалей:
либо только кустовидные окончания, либо
только концевые пластинки.
Приходящие по эфферентным
нервным окончаниям импульсы вызывают
сокращение мышечных волокон, что ведёт
к деформации афферентных окончаний
и приводит к возникновению нервных
импульсов, частота которых
3.
Сухожильный орган
Гольджи
(нервно-сухожильное
веретено) — рецепторный орган,
располагающийся в местах
Весь орган окружён
тонкой соединительнотканной капсулой.
Нервное волокно, подходящее к веретену
утрачивает миелиновый слой и, распадаясь
на терминальные ветви, проходит между
пучками коллагеновых волокон сухожилия.
Сокращаясь, мышца
растягивает сухожилие. Это вызывает
возбуждение нервных окончаний
чувствительных нейронов спинного мозга.
Они возбуждают тормозные нейроны
спинного мозга, которые тормозят соответствующие
двигательные нейроны, что предотвращает
перерастяжения мышцы. Известно, что порог
возбуждения рецепторов сухожильного
органа Гольджи при механическом растяжении
мышцы выше, чем аналогичный порог возбуждения
мышечных веретен. Это позволяет мышце
сокращаться без всяких помех до определенного
предела.
4.
Мышечное чувство
О мышечном чувстве мы не задумываемся. А между тем без него мы бы проносили ложку с супом мимо рта, не способны были бы писать, а уж пианистов без него просто бы не существовало.
Закрыв глаза, мы безошибочно можем сказать, в каком положении и где, находится сейчас указательный палец правой руки, можем дотронуться им до кончика носа. Такой контроль за собственным телом нам обеспечивают проприорецепторы; они — органы мышечного чувства.
Что это за слово — проприорецептор? «Проприос» в переводе с латинского означает «собственный». Рецептор — это клетка, которая воспринимает сигналы внешнего мира и преобразует их в физиологическое возбуждение.
Палочки и колбочки
сетчатки глаза — рецепторы света,
т. е. клетки, воспринимающие свет; вкусовые
и обонятельные клетки реагируют
на химические раздражения; клетки кортиева
органа — рецепторы слуха; чувствительные
к давлению клетки кожи — рецептрры осязания.
Таким образом, все органы чувств обязательно
имеют свои высокоспециализированные
рецепторы.
Мышечное чувство
обеспечивается тонкими разветвляющимися
волокнами, пронизывающими все мышечные
волокна и сухожилия.
Проприорецепторы
находятся во всех мышцах, сухожилиях,
связках и суставах. Характерный
представитель мышечного
В последние годы
физиологи очень
Во многих физиологических
лабораториях мира подробно исследуют
такого рода связи внутри организма.
Итак, мышечное веретено погружено
в толщу мышц, оно состоит из
4—6 тонких мышечных волокон, оплетенных
многочисленными ветвящимися
Тонкие мышечные
волокна в веретене расположены
параллельно обычным
Физиологические механизмы
работы веретена весьма тонки и изощрены.
Особое внимание физиологов привлекают
тоненькие нервные волоконца, по которым
нервные импульсы передаются не от веретена
в мозг, а наоборот, из мозга к веретену.
Импульсы из мозга заставляют мышечное
волокно сокращаться, поэтому мы двигаем
ногами и руками. Импульсы же, идущие из
мозга по этим волоконцам к клеткам веретена,
не вызывают их сокращения. Это особые,
регулирующие импульсы, их дело — изменить
функциональное состояние проприорецепторов.
Физиологи и кибернетики называют такую
связь обратной.
Прямую связь осуществляют
импульсы, посылаемые веретеном в
мозг, — это сообщение о том,
в каком состоянии находится
в данный момент, например, палец
правой руки. В ответ на это мозг
посылает к веретену импульсы, которые
корректируют его работу. Благодаря
такому тонкому физиологическому механизму
— обратной связи — рука пианиста
и скульптора, чертежника и токаря
способна производить точные и тонкие
движения. Мышечное чувство дает человеку
возможность ощущать каждый свой
мускул, все свое тело, крепко стоящее
на земле.
5. Распределение мышечных веретен и сухожильных органов
Мышечные веретена
есть практически во всех
- Расположение рецепторов и характер их возбуждения
По типу адекватного
раздражителя мышечные
Когда растяжение мышцы
примерно соответствует ее длине
покоя в большинстве первичных
окончаний веретен (в волокнах 1а) регистрируются
импульсы, тогда как сухожильные органы
(иннервируемые волокнами lb), как правило,
«молчат». Во время растяжения частота
импульсации в волокнах 1а возрастает;
активность появляется также в сухожильных
органах. При изотоническом сокращении
экстрафузальных мышечных волокон напряжение
мышечных веретен снижается, и импульсация
от них прекращается. Однако сухожильные
органы при этом остаются растянутыми
и частота их разряда даже кратковременно
увеличивается, так как ускорение, придаваемое
грузу, в какой-то момент приводит к их
дополнительному растяжению. Следовательно,
мышечные веретена регистрируют главным
образом длину мышцы, а сухожильные органы
-ее напряжение. Исходя из этого следовало
бы ожидать, что при изометрическом сокращении
частота импульсации сухожильных органов
значительно возрастет, а у мышечных веретен
не изменится.
- Активность фузимоторных нервных волокон
Одна из причин возбуждения мышечных веретен- это растяжение мышцы; поскольку экстрафузальные и интрафузальные волокна расположены параллельно друг другу, они растягиваются одновременно и происходит активация рецепторов растяжения. Возбуждение первичных окончаний мышечных веретен можно вызвать и другим способом -путем сокращения интрафузальных волокон, обеспечиваемого 7-мотонейронами. Сила, развиваемая при сокращении даже всех этих волокон слишком мала, чтобы изменить длину или напряжение мышцы в целом. Однако при этом растягивается их центральная часть, а в результате возбуждаются первичные окончания мышечных веретен и их афференты, как и при растяжении всей мышцы.
Эти два механизма активации веретен: растяжение мышцы и сокращение интрафузальных волокон -могут действовать аддитивно. С другой стороны, второй из них способен в той или иной степени компенсировать эффект сокращения экстрафузальных волокон, и в результате даже при укорочении мышцы веретена будут выполнять роль датчиков длины. Иными словами, предварительное растяжение интрафузальных волокон позволяет избежать «молчания» рецепторов во время активного укорочения мышцы и сохранить их способность сигнализировать о слабых изменениях ее состояния.
- Вторичные окончания мышечных веретен
Эти окончания афферентных волокон группы II тоже служат рецепторами растяжения, причем их порог возбуждения выше, чем у первичных окончаний веретен. Он может изменяться в результате сокращения интрафузальных мышечных волокон. Функция вторичных окончаний в спинальных рефлексах понятна гораздо меньше, чем функция первичных окончаний. Они служат прежде всего датчиками статической длины, а не ее изменений.
- Мышечная механика
Сила, развиваемая
мышцей или пучком мышечных волокон,
соответствует сумме сил
В пересчете на единицу площади поперечного сечения (1 см2) поперечнополосатые мышцы млекопитающих обычно развивают максимальную силу более 40 Н, тогда как мышцы лягушки лишь около ЗОН.
Мышечная сила зависит
не только от активирующего влияния
центральной нервной системы, но
и в очень высокой степени
от внешних механических условий
работы мышцы.
- Ауксотоническое и изометрическое сокращения
В организме человека
скелетные мышцы передают силу частям
скелета посредством упругих, отчасти
растяжимых структур-сухожилий. Во время
развития силы у мышцы есть тенденция
укоротиться, а следовательно, растянуть
и напрячь упругие структуры, прикрепляющие
ее к скелету. Мышечное сокращение, при
котором длина мышцы уменьшается по мере
увеличения развиваемой ею силы, называется
ауксотоническим. Максимальная сила при
ауксотонических экспериментальных условиях
(с растяжимой упругой связью между мышцей
и датчиком силы) называется максимумом
ауксотоническое о сокращения. Она гораздо
меньше силы, развиваемой мышцей при постоянной
длине, т.е. при изометрическом сокращении.
Для его экспериментального исследования
мышцу в расслабленном состоянии (в покое)
закрепляют с обоих концов, чтобы во время
активации и измерения напряжения она
не могла укорачиваться. Однако даже в
этих условиях сократительные элементы
мышечных волокон (миозиновые головки)
передают силу сухожилиям или регистрирующему
устройству только через упругие внутримышечные
структуры. Они входят в состав поперечных
мостиков, актиновых нитей, Z-пластинок
и сухожильно - мышечных соединений. Упрощенно
мышцу можно представить как систему сократительных
(СЭ) и упругих (УЭ) элементов, последовательно
соединенных друг с другом. Во время активации
СЭ укорачиваются (ауксотонически) примерно
на 1%, растягивая последовательно соединенные
с ними УЭ; измеряется именно сила этого
растяжения.
- Одиночное сокращение, суперпозиция сокращений, тетанус
В изометрических
условиях одиночный стимул
Тетанус — (др.-греч. τέτανος — оцепенение, судорога), состояние длительного сокращения, непрерывного напряжения мышцы, возникающее при поступлении к ней нервных импульсов с такой частотой (более 20 Гц), что расслабления между последовательными одиночными сокращениями не происходит.
- Сила изометрического сокращения и длина мышцы
Расслабленная мышца,
сохраняющая «длину покоя» за счет
фиксации обоих ее концов, не развивает
силу, которая передавалась бы на датчик.
Однако если потянуть за один ее конец,
чтобы волокна растянулись, в
ней возникает пассивное
- Максимум изометрических сокращений
Степень предварительного
растяжения определяет величину не только
пассивного упругого напряжения покоящейся
мышцы, но и дополнительной силы, которую
она может развить в случае
активации при данной исходной длине.
Этот изометрический прирост силы суммируется
с пассивным напряжением; пиковое
усилие при таких условиях называется
максимумом изометрического сокращения.
Пассивные упругие силы растянутых
продольных трубочек и сарколеммы суммируются
с активными сократительными
силами миофибрилл, поскольку эти
структуры располагаются
- Соотношение между нагрузкой и укорочением мышцы
Изотоническое сокращение -это укорочение мышцы при постоянном напряжении или нагрузке. Для его регистрации изолированную мышцу в состоянии покоя подвешивают, закрепив один из ее концов в держателе. Другой ее конец соединяют с грузом, величина перемещения которо¬го пропорциональна ее укорочению. Груз пассивно растягивает покоящуюся мышцу. Соотношение между растягивающей ее силой (нагрузкой) и степенью растяжения можно представить графически в виде кривой напряжения покоя. Если такую нагруженную, предварительно растянутую мышцу «тетанически» раздражать, она изотонически сокращается, т.е., поддерживая постоянное напряжение, укорачивается, поднимает груз и таким образом выполняет механическую работу (произведение груза на расстояние). Степень укорочения (расстояние) тем меньше, чем больше груз, и длина максимально сократившейся мышцы характерным образом от
него зависит;
их связь описывает кривая
изотонических максимумов Чтобы исследовать
зависимость расстояния, на которое поднимается
груз, от его веса, исключив эффект предварительного
растяжения, рассмотрим еще одну форму
сокращения.
- Соотношение между скоростью сокращения и силой (нагрузкой)
При изотонической тетанической активации мышцы от нагрузки зависит не только величина укорочения, но и его скорость; чем меньше нагрузка, тем больше укорочение в единицу времени. Ненагруженная мышца укорачивается с максимальной скоростью, зависящей от типа мышечных волокон.
Максимальная (без нагрузки) скорость укорочения capкомера равна максимальной скорости скольжения актиновых и миозиновых нитей относительно друг друга. Чем быстрее поперечные мостики расщепляют АТФ и взаимодействуют с актином, тем выше скорость этого элементарного скольжения. В медленных волокнах (типа I), например в позных мышцах, у миозина низкая АТФазная активность, и по составу он отличается от миозина с высокой АТФазной активностью в быстрых волокнах (типов ПА и НВ), обеспечивающих главным образом движения. Недавно было показано, что быстрые волокна могут превращаться в медленные. Буллер и Экклз перерезали аксоны мотонейронов быстрой мышцы и медленной и реимплантировали их, меняя местами. Через несколько недель, когда устанавливалась перекрестная иннервация, быстрая мышца стала сокращаться медленно, а медленная - быстро. Поскольку саркомеры располагаются в миофибриллах последовательно, их укорочения суммируются, так что при одной и той же скорости укорочения саркомера длинная мышца будет сокращаться быстрее, чем короткая. Например, портняжная мышца лягушки сокращается со скоростью всего лишь 0,2 м/с (примерно 10 длин мышцы в 1 с), причем каждый саркомер длиной около 2 мкм укорачивается до 1,6 мкм за 20 мс. Мышцы руки человека, которые гораздо длиннее, укорачиваются со скоростью 8 м/с.

- Мышечные сокращения и его механизм
- Мышечные ткани. Регенерация скелетной мышечной ткани. Изменение мышц с возрастом и образом жизни
- Мышечные ткани. Регенерация скелетной мышечной ткани. Изменение мышц с возрастом и образом жизни
- Мышление
- Мышление
- Мышление
- Мышление
- Мышечная система
- Мышечная система человека
- Мышечная система человека
- Мышечная система человека
- Мышечная ткань
- Мышечная ткань
- Мышечное чувство и двигательный аппарат