Muskelspindel

Muskelspindler er sanseorganer i musklerne, der registrerer tilstanden af ​​strækning af skeletmusklerne . De tilhører gruppen af proprioceptorer og er PD -sensorer (proportional og differential egenskab).

Muskelspindler beskytter også muskler mod overstrækning. Når musklen pludselig strækkes, udløser de den såkaldte strækrefleks, som får musklen til at trække sig sammen igen. Lægen kontrollerer den korrekte funktion af stretchrefleksen, for eksempel med patellar senrefleks ( hamstringsrefleks ). Lårmusklen strækkes kortvarigt ved at banke forsigtigt med en hammer under knæskallen. Musklen trækker sig dog ikke sammen gennem strækrefleksen, før slaget er overstået. Denne sammentrækning får underbenet til at snappe fremad.

Skematisk struktur af en muskelspindel

konstruktion

Muskelspindler består af fem til ti, hos mennesker en til tre millimeter lange, stribede muskelfibre, der er omgivet af en kappe af bindevæv . Mellem muskelfibre i stigbøjlen ( quadriceps femoris ) i låret er fem hundrede til tusind muskel spindler indlejret, der er op til ti millimeter lang. Jo flere muskelspindler der er i en muskel, jo mere fint kan bevægelserne forbundet med den koordineres.

Selvrefleks

Hvis receptoren og effektoren er i det samme organ, kan stimuli besvares meget hurtigt. Refleksen kaldes derefter selvrefleksen, og transmissionen af ​​excitation er monosynaptisk. Et eksempel er patellar senerefleks.

Strækrefleks

Den ikke-kontraktile midten af ​​muskelspindelfibrene er pakket ind i afferente sensoriske nervefibre , Ia-fibrene . Hvis musklen strækkes, strækkes muskelspindlen og dermed den midterste del, det såkaldte kernesækområde, hvorved der genereres et signal ( aktionspotentiale ) i Ia-fibrene . Signalet overføres via spinal nerve til den dorsale horn i grå substans i den rygmarven og transmitteres monosynaptically via en synapse i den forreste horn til a- motoriske neuroner , der forårsager de skeletmuskelfibre til kontrakt i den strakte muskel. Den α-motoriske neuron divergerer, forgrener sig med en gren, der går til Renshaw-cellen , som gennem sin hæmmende indflydelse på den α-motoriske neuron, som tidligere innerverede den, får den pågældende muskel til kun at trække sig kort sammen. På grund af denne negative feedback kan en bestemt muskellængde konstant opretholdes på trods af forstyrrelser.

Jo færre muskelfibre, der innerveres af et α-motorisk neuron, jo mere finjusteret kan bevægelsen være: i øjen- og fingermuskler forsyner et motorisk neuron omkring 100 muskelfibre, i andre muskler op til 2000 (se motorisk enhed ).

Ledningshastigheden for α -motorneuronerne er 80 til 120 ms -1 , hastigheden for γ -motorneuronerne 40 ms -1 .

Kontrol af muskellængde

Muskellængden kan styres via den såkaldte γ-spindel loop. Muskelfibrene i muskelspindlerne ( intrafusale muskelfibre ) er forbundet i de kontraktile ender med motoriske nervefibre , y -motorneuronerne . Når disse aktiveres, trækker enderne af muskelspindelfibrene sig sammen. Som et resultat heraf strækkes deres midte, Ia-fibrene genererer et aktionspotentiale , som igen ledes ind i rygmarvens forreste horn og overføres til α-motoriske neuroner . Disse udløser en sammentrækning af skeletmuskelfibrene, som slapper af muskelspindlen og dermed også den midterste del af muskelspindelfibrene. Dette fortsætter, indtil Ia -fibrene ikke længere opfatter nogen strækning.

Spindelpause og kompensation for spindelpausen

Spindelbruddet opstår under statisk muskelarbejde. Først a- motoriske neuroner aktiveres efter behag, der senere γ-motoriske neuroner (α-γ co-aktivering). Dette fører til følgende fænomener:

  • Ekstrafusale fibre (muskelfibre uden for muskelspindlerne) forkortes (impulsen løber gennem den frivillige motoriske cortex , det vil sige over pyramidebanen )
  • Dette slækker den midterste del af muskelspindlen.
  • Da der ikke længere er spændinger på fibrene, er der ikke længere nogen impulstransmission (spindelpause). Receptoren er inaktiv i øjeblikket.
  • Ved at aktivere y -motorneuronerne genoprettes muskelspindels spænding. Spindelpausen annulleres, og oplysninger om muskellængden kan sendes igen.

Følsomhedsregulering

Følsomhedsreguleringen foregår ubevidst via de y-motoriske neuroner i efferente systemet i samarbejde med den afferente del. Spindlen er den eneste receptor i kroppen, der leveres efferent , alle andre leveres kun afferent . En lignende tilpasning til en stimulus kan også findes i hårcellerne i det akustiske system.

Kontrolsløjfe

Muskelspindlerne er elementer i et komplekst kontrol- og reguleringssystem (for det grundlæggende, se system ), som har følgende betydninger:

  • Beskyttelse mod overstrækning af musklerne gennem stretchrefleksen
  • Indstilling og vedligeholdelse af konstant muskelspænding ( tone )
  • derved opretholde en bestemt led- og kropsposition
  • Fin dosering af bevægelser ved at tænde og slukke muskelfibre (kan sammenlignes med en servomekanisme )

Hjernens motorcentre som et ledled fungerer som setpunktgeneratorer for musklernes længde. Den tilstræbte værdi defineres som aktiviteten af y-fibrene til styreelementet øjeblikkeligt muskel spindel. I muskelspindlen sammenlignes den faktiske værdi , muskelfibrenes længde og dermed længden af ​​muskelspindlen, der er fast forbundet med muskelfibrene, med målværdien. Hvis den faktiske værdi er mindre, betyder det, at midten af ​​muskelspindelfibrene er strakt. Denne fibersektion tjener som et måleelement ; dens strækning er kodet som aktiviteten af ​​Ia -nervefibrene og overføres til muskelfibrene som en kontrolværdi via α -motorneuroner. Deres sammentrækning fungerer som en manipuleret variabel, indtil muskelspindlen forkortes i en sådan grad, at midten af ​​fiberen ikke længere strækkes. Enhver udstrækning af musklerne virker som en forstyrrelse , uanset om det er en ændring i kroppens position, et slag mod senen eller en sammentrækning af antagonisten .

Signaler kommer via y -motorneuroner fra de ekstrapyramidale veje fra hjernens hjernestamme.
Enderne af muskelspindelfibrene trækker sig derefter sammen, strækningen af ​​midten af ​​muskelspindlen registreres og sendes videre til rygmarven.
Skeletmuskelfibrene trækker sig sammen, hvilket forkorter muskelspindlen.

α og γ motoriske neuroner er forbundet med motoriske centre i hjernen, så muskelsammentrækninger kan kontrolleres frivilligt og ufrivilligt. Under bevægelsesprocesser, såsom gang, ændrer hjernen målværdierne for forskellige muskelgrupper i henhold til træningsprogrammet.

Se også

Individuelle beviser

  1. ^ Rainer Klinke, Hans-Christian Pape, Stefan Silbernagl (red.): Fagbog i fysiologi. 5. udgave. Thieme, Stuttgart 2005, ISBN 3-13-796003-7 , s. 743/744.

litteratur

Weblinks