A motoros egységek típusai. A motoros egységek osztályozása Gyors motoros egységekből álló izmok

A motor vagy motoros egység olyan rostok csoportja, amelyeket egyetlen motoros neuron beidegz. Az egy egységben lévő rostok száma az izom működésétől függően változhat. Minél kisebb mozgásokat biztosít, annál kisebb a motoros egység, és annál kevesebb erőfeszítésre van szükség annak gerjesztéséhez.

Motoregységek: osztályozásuk.

Van egy fontos pont a téma tanulmányozásában. Vannak kritériumok, amelyek alapján bármely motoros egység jellemezhető. A fiziológia mint tudomány két kritériumot különböztet meg:

• az összehúzódás sebessége az impulzusvezetés hatására;
• a fáradtság mértéke.

Ennek megfelelően ezen mutatók alapján háromféle motoros egység különíthető el.

1. Lassan, nem fárasztó. Motoros neuronjaik sok mioglobint tartalmaznak, amelynek nagy affinitása van az oxigénhez. Azokat az izmokat, amelyekben nagyszámú lassú motoros neuron található, sajátos színük miatt vörösnek nevezik. Szükségesek az ember testtartásának fenntartásához és egyensúlyban tartásához.
2. Gyors, fáradt. Az ilyen izmok rövid időn belül nagyszámú összehúzódást képesek végrehajtani. Rostjaik sok energiaanyagot tartalmaznak, melyből ATP-molekulák nyerhetők.
3. Gyors, fáradtságálló. Ezek a rostok kevés mitokondriumot tartalmaznak, és az ATP a glükózmolekulák lebontása során keletkezik. Ezeket az izmokat fehér izmoknak nevezik, mivel hiányzik belőlük a mioglobin.

Az első típusú egységek

Az 1-es típusú motoros egység vagy lassú, nem fárasztó, leggyakrabban a nagy izmokban található meg. Az ilyen motoros neuronoknak alacsony a gerjesztési küszöbük és az idegimpulzus-vezetési sebességük. Az idegsejt központi folyamata a terminális szakaszán elágazik, és egy kis rostcsoportot beidegzik. A lassú motoros egységekhez érkező kisülések gyakorisága 6-10 impulzus másodpercenként. A motoros neuron több tíz percig képes fenntartani ezt a ritmust.

Az első típusú motoros egységek ereje és összehúzódási sebessége másfélszer kisebb, mint a többi motoros egységé. Ennek oka az alacsony ATP-képződés, valamint a kalciumionok lassú felszabadulása a külső sejtmembránba a troponinhoz való kötődés érdekében.

A második típusú egységek

Az ilyen típusú motoros egységnek egy nagy, vastag és hosszú axonnal rendelkező motoros neuronja van, amely egy nagy izomrostok kötegét beidegzi. Ezeknek az idegsejteknek a legmagasabb gerjesztési küszöbük és nagy vezetési sebességük van

Maximális izomfeszültség esetén az idegimpulzusok gyakorisága elérheti az ötvenet másodpercenként. De a motoros neuron nem képes ilyen vezetési sebességet sokáig fenntartani, ezért gyorsan elfárad. A második típusú izomrost ereje és összehúzódási sebessége magasabb, mint az előzőé, mivel a miofibrillumok száma nagyobb. A rost számos enzimet tartalmaz, amelyek lebontják a glükózt, de kevesebb a mitokondrium, a mioglobin fehérje és az erek.

A harmadik típusú egységek

A 3-as típusú motoros egység a gyors, de fáradtságnak ellenálló izomrostokra utal. Jellemzői szerint egy köztes értéket kell elfoglalnia az első típusú motoregységek és a második között. Az ilyen izmok erősek, gyorsak és rugalmasak. Az energiatermeléshez aerob és anaerob utakat is használhatnak.

A gyors és lassú rostok aránya genetikailag meghatározott, és személyenként eltérő lehet. Ezért van az, hogy van, aki jó a hosszútávfutásban, van, aki könnyedén leküzdi a 100 méteres sprintet, van, aki inkább a súlyemelésre alkalmas.

Stretch reflex és motoneuron medence

Ha bármely izom megfeszül, a lassú rostok reagálnak először. Neuronjaik másodpercenként akár tíz impulzust is generálnak. Ha az izom továbbra is nyújtva van, a generált impulzusok gyakorisága ötvenre nő. Ez a 3-as típusú motoros egységek összehúzódását eredményezi, és tízszeresére növeli az izomerőt. További nyújtással a második típusú motorszálak összekapcsolódnak. Ez további négy-ötszörösére fog szorozni.

Az izommotoros egységet egy motoros neuron vezérli. Az egyik izmot alkotó idegsejtek gyűjteményét motoros neuronkészletnek nevezik. Egy készlet egyidejűleg tartalmazhat olyan motoros egységekből származó neuronokat, amelyek minőségi és mennyiségi megnyilvánulásai tekintetében eltérőek. Emiatt az izomrostok szakaszai nem egyszerre, hanem az idegimpulzusok feszültségének és sebességének növekedésével aktiválódnak.

"A nagyság elve"

Az izom motoros egysége típusától függően csak egy bizonyos küszöbterhelés elérésekor húzódik össze. A motoros egységek gerjesztésének sorrendje sztereotip: először a kis motoros neuronok húzódnak össze, majd az idegimpulzusok fokozatosan elérik a nagyokat. Ezt a mintát Edwood Henneman vette észre a huszadik század közepén. Ezt „nagyságrendnek” nevezte.

Fél évszázaddal korábban Brown és Bronk publikálta munkáit a különböző típusú izomegységek működési elvének vizsgálatáról. Feltételezték, hogy kétféleképpen lehet szabályozni az izomrostok összehúzódását. Ezek közül az első az idegimpulzusok frekvenciájának növelése, a második pedig az, hogy minél több motoros neuront vonjunk be a folyamatba.

Gyors	Lassú
Idegsejt
Nagy motoros neuronok	Kis motoros neuronok
Kevesebb ingerlékenység	Több izgalom
Az axon átmérője nagyobb	Az axon átmérője kisebb
A gerjesztés sebessége nagyobb	A gerjesztés sebessége kisebb
A frekvencia magasabb	Gyakoriság kisebb
Izomrostok
Az aktomiozin ATPáz aktivitása magasabb	Az aktomiozin ATPáz aktivitása kisebb
Az aktomiozin filamentumok tömörülési sűrűsége nagyobb	Az aktomiozin filamentumok tömörítési sűrűsége kisebb
A szarkoplazmatikus retikulum (kalciumraktár) kifejezettebb	Kevésbé kifejezett szarkoplazmatikus retikulum (kalcium depó)
A PD kézhezvétele utáni látens időszak rövidebb	A PD kézhezvétele utáni látens időszak hosszabb
A kalciumszivattyú sűrűsége nagyobb	A kalciumszivattyú sűrűsége kisebb
Gyorsabban összehúzódik és ellazul	Lassabban húzódik össze és ellazul
A glikolitikus enzimek magasabb aktivitása	Az oxidációs enzimek magasabb aktivitása
Gyorsabb ATP helyreállítás	Az ATP visszanyerése lassabb, de gazdaságosabb
1 mol glükóz – 2-3 mol ATP	1 mol glükóz 36-58 mol ATP
Aluloxidált szubsztrátok képződnek, „savasodás” - gyors kifáradás	a fáradtság kevésbé kifejezett
	Magasabb kapillárissűrűség – több oxigénellátás, több mioglobin
Motoros egység
Kevésbé izgató, nagyobb összehúzódási erő és sebesség, nagyobb fáradtság, alacsony állóképesség	Izgatóbb, kisebb erő, összehúzódási sebesség, alacsony fáradtság, nagy állóképesség
sprinterek
A comb külső izomzatában a lassú rostok 13-96%	Triceps brachii 33%, biceps brachii 49%, tibialis anterior 46%, soleus 84%

Az elektromiográfiai módszer neurofiziológiai alapjai.

Az elektromiográfia egy módszer a neuromuszkuláris rendszer vizsgálatára az izmok elektromos potenciáljának rögzítésével. Bár az elektromiogramot (EMG) először N. E. Vvedensky rögzítette telefonkészülékkel még 1884-ben, és 1907-ben sikerült grafikusan rögzíteni egy személy EMG-jét, az elektromiográfia mint klinikai diagnosztikai technika intenzív fejlődése a 30-as és 40-es években kezdődött. A 20. századi haladás ezen a területen, például az elektroencefalográfia fejlődésével összehasonlítva, a felvétel minőségével és az elektromos potenciálok valódi paramétereinek elektromiográfiában történő reprodukálásának pontosságával magyarázható. A nagyfrekvenciás tartományban lineáris karakterisztikát biztosító jó minőségű erősítők létrehozása, valamint a nagyfrekvenciás elektromos potenciál komponenseinek 20 000 Hz-es tartományig torzításmentes reprodukálását biztosító katódos rögzítési módszerek kifejlesztése jelentős eredményekhez vezetett. előrelépés az elektromiográfia klinikai alkalmazása terén

Ha intracellulárisan rögzítjük, az akciós potenciál pozitív csúcsként jelenik meg, amely egy körülbelül 1 ms-ig tartó gyors depolarizációból áll, a gyors repolarizáció pedig a potenciál visszatérését jelenti a közel nyugalmi szintre, körülbelül 2 ms-ig; ezt lassú repolarizáció, enyhe hiperpolarizáció és a potenciál nyugalmi szintre való visszatérése követi. A klinikai elektromiográfiában a makroelektróddal végzett extracelluláris rögzítés során az izomrost akciós potenciálját 1-3 ms-ig tartó negatív csúcs képviseli.

EMG felvétel és rögzítési technika

Az EMG-rögzítés és rögzítési technikák elvei nem különböznek az elektroencefalográfiától, az elektrokardiográfiától és más elektrográfiai módszerektől. A rendszer izompotenciálokat eltávolító elektródákból, ezen potenciálok erősítőjéből és egy rögzítőeszközből áll. Az elektromiográfia kétféle elektródát használ - felületi és tűs. A felületi elektródák körülbelül 0,2-1 cm 2 területű fémlemezek vagy korongok, amelyeket általában páronként rögzítőpárnákba szerelnek fel, állandó távolságot biztosítva a kimeneti elektródák között, ami fontos a rögzített aktivitás amplitúdójának értékeléséhez. Az ilyen elektródákat a bőrre helyezik az izom motoros pontja felett. Az elektróda felhelyezése előtt a bőrt alkohollal töröljük le, és izotóniás nátrium-klorid oldattal nedvesítsük meg. Az elektródát gumiszalaggal, mandzsettával vagy ragasztószalaggal rögzítik az izomra. Ha hosszú távú vizsgálatra van szükség, az elektroencefalográfiában használt speciális elektródpasztát alkalmazzák a bőr-elektróda érintkezési területére. A felületi elektróda nagy mérete és az izomszövettől való távolsága lehetővé teszi, hogy csak a teljes izomaktivitást rögzítse, ami sok száz, sőt több ezer izomrost akciós potenciáljának interferenciája. A felületi elektróda nagy növekedésekkel és erős izomösszehúzódásokkal rögzíti a szomszédos izmok aktivitását is. Mindez nem teszi lehetővé, hogy az egyes izompotenciálok paramétereit felületi elektródák segítségével vizsgáljuk. Az eredményül kapott felvételben az EMG frekvenciáját, periodicitását és amplitúdóját csak hozzávetőlegesen értékeljük. A felületi elektródák előnyei nem traumatikusak, nincs fertőzésveszély, és az elektródák könnyen kezelhetők. A vizsgálat fájdalommentessége nem korlátozza az egyszerre vizsgált izmok számát, így ez a módszer előnyösebb gyermekek vizsgálatánál, valamint fiziológiai kontrollnál a sportorvoslásban vagy a masszív és erős mozgások vizsgálatánál.

A tűelektródák koncentrikus, bipoláris és monopoláris típusban kaphatók. Az első változatban az elektródát egy körülbelül 0,5 mm átmérőjű üreges tű képviseli, amelyen belül egy platinából vagy rozsdamentes acélból készült huzalrúd halad át, amelyet szigetelőréteg választ el. A potenciálkülönbséget a tű teste és a központi rúd hegye között mérik. Néha az abdukció lokalizációjának növelése érdekében a tűt kívülről is elszigetelik, és csak a vágási sík mentén lévő elliptikus felületét hagyják szigeteletlenül. A szabványos koncentrikus elektróda axiális rúdjának abduktív felületének területe 0,07 mm 2 A modern publikációkban megadott EMG potenciál paraméterek az ilyen típusú és méretű elektródákra vonatkoznak. A kimeneti elektróda érintkezési területének jelentős növekedésével a potenciális paraméterek jelentősen megváltozhatnak. Ugyanez vonatkozik az elektróda kialakításának megváltoztatására (bipoláris, monopoláris, multielektród). Egy bipoláris elektróda a tű belsejében két egyforma, egymástól elszigetelt rudat tartalmaz, amelyek szabadon lévő csúcsai között, egymástól tizedmilliméter távolságra, a potenciálkülönbséget mérik. Végül a monopoláris vezetékekhez elektródákat használnak, amelyek teljes hosszában szigetelt tűk, kivéve a hegyes végét, amely 1-2 mm-re szabaddá válik. A tűelektródákat az egyes motoros egységek és izomrostok AP paramétereinek vizsgálatára használják. A tűelektródával ellátott ólom a klinikai miográfia fő eleme, amely az elsődleges izom- és neuromuszkuláris betegségek diagnosztizálására összpontosít. Az egyes PD-k motoros egységekben és izomrostokban történő rögzítése lehetővé teszi a potenciál időtartamának, amplitúdójának, alakjának és fázisának pontos felmérését

A vezetékek típusai

Az elektródák típusától függetlenül két módszer létezik az elektromos aktivitás kisütésére - mono- és bipoláris. Az elektromiográfiában az elvezetést monopolárisnak nevezik, ha az egyik elektróda közvetlenül a vizsgált izomterület közelében, a második pedig egy attól távoli területen (bőr a csont felett, fülcimpa stb.) helyezkedik el. A monopoláris ólom előnye, hogy képes meghatározni a vizsgált szerkezet potenciáljának alakját és a potenciáleltérés valódi fázisát. Hátránya, hogy az elektródák közötti nagy távolságnál az izom többi részéből vagy akár más izomból származó potenciálok zavarják a felvételt. A bipoláris vezeték olyan vezeték, amelyben mindkét elektróda meglehetősen közel és egyenlő távolságra helyezkedik el a vizsgált izomterülettől. Ez az abdukció bipoláris vagy koncentrikus tűelektródákkal, és egy blokkban rögzített felületi elektródapár használatával. A bipoláris vezeték csekély aktivitást rögzít távoli potenciálforrásokból, különösen tűelektródák használatakor. A forrásból mindkét elektródára érkező aktivitás potenciálkülönbségére gyakorolt ​​hatás a potenciál alakjának torzulásához és a potenciál valódi fázisának meghatározásához vezet. Mindazonáltal a nagy lokalitás ezt a módszert előnyösebbé teszi a klinikai gyakorlatban. Mivel a felületi elektródákkal ellátott vezeték mindenképpen sok egymást átfedő MU AP interferenciaaktivitását regisztrálja, az ilyen monopoláris vezeték használatának nincs értelme.

Az elektródák mellett, amelyek potenciálkülönbsége az EMG-erősítő bemenetére kerül, egy felületi földelő elektróda van felszerelve az alany bőrére, amely az elektromiográf elektróda panelén található megfelelő kivezetéshez csatlakozik. Az elektródák potenciálkülönbsége a feszültségerősítő bemenetére kerül. Az erősítő lépcsős erősítés kapcsolóval van felszerelve, amely lehetővé teszi az erősítési szint beállítását a rögzített tevékenység amplitúdójától függően. A fokozott elektromos aktivitás nemcsak oszcilloszkópon, hanem hangszórón is megjelenik, ami lehetővé teszi az elektromos potenciálok fül általi kiértékelését

Az EMG analízis és az elektromiográfiai szemiotika általános elvei.

Az elektromiográfiás görbe elemzése az első szakaszban magában foglalja az izmok tényleges elektromos potenciáljának megkülönböztetését a lehetséges műtermékektől, majd a fő szakaszban magának az EMG-nek a felmérését. Előzetes működési értékelést végeznek az oszcilloszkóp képernyőjén és az akusztikus jelenségek segítségével, amelyek akkor lépnek fel, amikor az erősített EMG hangszóróra kerül; a végső elemzés az EMG mennyiségi jellemzőivel és a klinikai következtetéssel papíron vagy filmen készült felvételből készül.

Az EMG műtermék potenciáljai olyan potenciálok, amelyek valójában nem kapcsolódnak az izomelemek aktivitásához. A felületes abdukció során műtermékeket okozhat az elektróda mozgása a bőrön való laza rögzítése miatt, ami szabálytalan alakú, nagy amplitúdójú potenciálugrások megjelenéséhez vezet. Tűvezeték esetén hasonló potenciálváltozások következhetnek be az elektróda megérintésekor, a vezetékek összekötésekor vagy a vizsgált izom masszív mozgásakor. A leggyakoribb zavartípus az ipari árammal működő eszközök 50 Hz-es zavarása. Könnyen felismerhető jellegzetes szinuszos alakjáról, állandó frekvenciájáról és amplitúdójáról. Előfordulása összefüggésbe hozható a nagy elektródellenállással, ami a tűelektróda megfelelő feldolgozását igényli. A felületi elektródákkal az interferencia megszüntetése a bőr alkoholos alaposabb tisztításával és elektródapasztával érhető el.

Az EMG elemzés magában foglalja az egyes izomrostok és motoros egységek alakjának, amplitúdójának és akciós potenciáljának időtartamának felmérését, valamint az akaratlagos izomösszehúzódás során fellépő interferencia-aktivitás jellemzését. Az izompotenciál egyedi oszcillációjának formája lehet mono-, di-. három- vagy többfázisú. Az elektroencefalográfiához hasonlóan az egyfázisú oszcilláció az, amikor a görbe az egyik oldalra eltér az izoelektromos vonaltól, és visszatér az eredeti szintre. Kétfázisúnak nevezzük azt a rezgést, amelyben a görbe, miután az izoelektromos vonaltól az egyik oldalra eltér, keresztezi azt, és az ellenkező fázisban rezeg; egy háromfázisú rezgés három ellentétes irányú eltérést okoz az izoelektromos vonaltól. A négy vagy több fázisból álló rezgést többfázisúnak nevezzük.

Stimulációs módszerek az elektromiográfiában

A nyugalmi izmok elektromos aktivitásának tanulmányozása mellett a reflex és az akaratlagos összehúzódások során a klinikai elektromiográfia modern komplex technikája magában foglalja az idegek és izmok elektromos reakcióinak vizsgálatát az elektromos stimulációra. A stimuláció által kiváltott elektromos aktivitás rögzítésére szolgáló berendezés és módszer ugyanaz, mint a hagyományos elektromiográfiában. Az elektromos stimulátorokat az idegek és az izmok stimulálására használják. Az izmokat bőrelektródák segítségével stimulálják a motoros pontokon, az idegeket pedig a bőrre vetítési területek szerint stimulálják. A stimuláló elektródák 6-8 mm átmérőjű fémkorongok formájában készülnek, fémketrecbe szerelve és izotóniás nátrium-klorid oldattal megnedvesítve. A neuromuszkuláris betegségek diagnosztikájában alkalmazott stimulációs módszerek a következő főbb problémákat oldják meg: 1) az izmok közvetlen ingerlékenységének vizsgálata; 2) a neuromuszkuláris átvitel tanulmányozása; 3) a motoros neuronok és axonjaik állapotának vizsgálata; 4) a perifériás idegek érzékszervi rostjainak állapotának vizsgálata. Elektromiográfia segítségével megállapítható, hogy az elektromos aktivitás változásai a motoros neuron vagy a szinaptikus és szupraszegmentális struktúrák károsodásával járnak-e.

Az elektromiográfiás adatokat széles körben használják a helyi diagnózis tisztázására és a kóros vagy felépülési folyamatok tárgyiasítására. Különösen értékessé teszi ezt a módszert a nagy érzékenysége, amely lehetővé teszi az idegrendszer szubklinikai elváltozásainak kimutatását. Az elektromiográfiát nemcsak a neurológiai gyakorlatban széles körben alkalmazzák, hanem más rendszerek károsodásának tanulmányozásában is, amikor a motorfunkció másodlagos rendellenességei (szív- és érrendszeri, anyagcsere-, endokrin betegségek) fordulnak elő.

Az akaratlagos izomrelaxáció esetén csak nagyon gyenge (10-15 μV-ig) és gyakori biopotenciálingadozások észlelhetők. Az izomtónus reflexes változásait a biopotenciálok gyakori, gyors és ritmikusan változó oszcillációinak amplitúdóinak enyhe növekedése jellemzi (50 μV-ig). Az akaratlagos izomösszehúzódások során interferencia elektromiogramokat rögzítenek (gyakori nagyfeszültségű biopotenciálokkal 2000 μV-ig).

A gerincvelő elülső szarvának sejtjeinek károsodása a károsodás súlyosságától, a betegség természetétől és stádiumától függően változásokat okoz az EMG-ben. Parézis esetén lassabb, ritmikus oszcillációk figyelhetők meg, amelyek időtartama 15-20 ms-ra nő. Az elülső gyökér vagy a perifériás ideg károsodása a biopotenciálok amplitúdójának és frekvenciájának csökkenését, valamint az EMG görbe alakjának megváltozását okozza. A petyhüdt bénulás a „bioelektromos csendben” nyilvánul meg.

Az emberi kar egyik izmának EMG-je normális. . Elektromiogram a gerincvelő elülső szarvának elváltozásaira.

Kérdések a tanulók önálló tanórán kívüli munkájához:

A motoregység összetétele. Motor medence fogalma.

A motoros egységek osztályozása.

Gyors és lassú motoros egységek összehasonlító jellemzői.

A teljes izom összehúzó erejének szabályozása. A motoros egységek „bevonásának” elvei, a motorkészlet frakcionálása, közös végső út.

Elektromiográfiai módszer, a módszer elve, az EMG módszer orvosi jelentősége.

Gyakorlati munkafüzetében készítse el az EMG-módszer rövid leírását (a módszer elve, a szükséges felszerelések, az elektródák típusai és használatuk jellemzői, a módszer orvosi jelentősége).

Morfofunkcionális tulajdonságaik szerint a motoros egységeket 3 típusra osztják:

1. Lassú, fáradhatatlan motoregységek. A motoros neuronoknak van a legalacsonyabb aktiválási küszöbük, és több tíz percig képesek fenntartani a kisülések stabil gyakoriságát (azaz nem fáradnak el). Az axonok kis vastagságúak, kis gerjesztési sebességgel rendelkeznek, és az izomrostok egy kis csoportját beidegzik. Az izomrostok összehúzódása során kis erőt fejtenek ki a legkisebb mennyiségű kontraktilis fehérje - myofibrillumok - jelenléte miatt. Ezek az úgynevezett „vörös rostok” (a szín a kapillárishálózat jó fejlődésének és a kisszámú myofibrillának köszönhető). Ezen szálak összehúzódási sebessége 1,5-2-szer kisebb, mint a gyors szálaké. Fáradhatatlanok a jól fejlett kapilláris hálózatnak, a nagyszámú mitokondriumnak és az oxidatív enzimek magas aktivitásának köszönhetően.

2. Gyors, könnyen fáradó motoros egységek. Nekik van a legnagyobb motoros neuronjuk, amelynek a legmagasabb a gerjesztési küszöbe, és nem képesek hosszú ideig stabil kisülési frekvenciát fenntartani (fáradtak). Az axonok vastagok, nagy sebességű idegimpulzusokkal és sok izomrostot beidegznek. Az izomrostok nagyszámú myofibrillumot tartalmaznak, így összehúzódáskor nagyobb erőt fejtenek ki. Az enzimek nagy aktivitása miatt az összehúzódás mértéke magas. Ezek a szálak gyorsan elfáradnak, mert... kevesebb mitokondriumot tartalmaznak, mint a lassúak, és kevesebb kapilláris veszi körül őket.

3. Gyors, fáradtságálló. Erős, gyorsan rángatózó szálak, nagy állóképességgel, köszönhetően az aerob és anaerob folyamatok energiatermelésre való felhasználásának. A 2-es és 3-as típusú rostokat magas miofibrillumok és alacsony mioglobintartalmuk miatt „fehér rostoknak” nevezik.

Lassú és gyors izomrostok összehasonlítása

Az emberi vázizomzat 3 féle rostból áll, de ezek aránya az izom működésétől, valamint a veleszületett és szerzett személyiségtől függően jelentősen változhat. Minél több fehér rost van az izmokban, annál jobban alkalmazkodik az ember a nagy sebességet és erőt igénylő munka elvégzésére. A vörös rostok túlsúlya biztosítja az állóképességet a hosszú távú munkavégzés során.

A vázizomzat felépítése

A vázizomzat sok izomrostból áll, amelyek kötegekbe rendeződnek egy közös kötőszöveti hüvelyben, és a csontvázhoz kapcsolódó inakhoz kapcsolódnak. Minden izomrost vékony (10-100 mikron), megnyúlt hosszúságú (5-400 mm) többmagvú képződmény - egyszerű.

Az izomrost membrán szerkezete hasonló az idegeshez, de szabályos T-alakú invaginációk. Az izomrost belsejében a membránnal párhuzamosan elágazó, zárt tubulusrendszer található - szarkoplazmatikus retikulum- intracelluláris Ca 2+ depó. A T-rendszer és a szomszédos SR az a berendezés, amely a gerjesztést továbbítja az izomrost-membránról kontraktilis struktúrák (myofibrillumok). Az izomrost szarkoplazmájában keresztirányban váltakozó világos és sötét területek láthatók - rendre J- (izotróp) és A-(anizotrop) korongok. A szomszédos myofibrillákban az azonos nevű lemezek ugyanazon a szinten helyezkednek el, ami a rostot adja keresztirányú csíkozás. Egy sötét korongból és két szomszédos világos korongból álló komplexet, amelyet keresztirányú Z-lemezek határolnak, az ún. sarcomere.

Minden myofibrill számos párhuzamos fekvésből áll vastag (miozin)És vékony (aktin) fehérje szálak - myofilamentumok. A szál keresztmetszete mentén a hatszögletű rács csomópontjainál vastag és vékony szálak helyezkednek el erősen szervezett módon. Minden vastag szálat hat vékony szál vesz körül, mindegyik vékony szálat részben három szomszédos vastag. A miozin filamentumok keresztirányú vetületei nyúlnak ki belőlük körülbelül 150 miozinmolekulából álló fejjel. Az aktin filamentum két egymás köré csavart aktinmolekula láncból áll (mint egy csavart gyöngysor). A molekulák aktinszálakon helyezkednek el troponin, a két aktinszál közötti barázdákban pedig filamentumok találhatók tropomiozin.

Az izomrostok összehúzódásának mechanizmusa

1954-ben G. Huxley és N. Hanson felfedezte, hogy az aktin és a miozin filamentumok nem változtatják meg hosszukat, amikor a szarkomert lerövidítik vagy meghosszabbítják és származtatják szálcsúszás elmélet: Az izomösszehúzódás akkor következik be, amikor a miozinfej kereszthídjának több központja egymás után kötődik az aktin filamentumok meghatározott helyeihez.

A nyugvó izomrostokban a nyugalomban lévő tropomiozin molekulák úgy helyezkednek el, hogy megakadályozzák a miozin kereszthidak aktinszálakhoz való kötődését (az izom ellazul).

Az axosomatikus szinapszis területén keletkező AP a T-tubulusok rendszerén keresztül mélyen a rostba terjed, a szarkoplazmatikus retikulum ciszternáinak depolarizációját okozva (Ca 2+ depó). Az SR membrán aktiválásakor a Ca csatornák megnyílnak és a koncentráció gradiens mentén Ca 2+ szabadul fel.

Amikor a Ca 2+ -ionok koncentrációja a myoplazmában megnő, az egyesül a troponinnal, ez utóbbi alkalmazkodik és elmozdítja a tropomiozin filamentumot, megnyílik az aktinnal való kapcsolódás lehetősége a miozinfej számára. A fej csatlakozása a híd éles „hajlításához” és az aktin filamentum 1 lépéssel (20 nm vagy az aktin hosszának 1%-a) a szarkomér közepéig történő elmozdulásához vezet, a híd ezt követő szakadásával.

Újbóli gerjesztés hiányában a Ca 2+-koncentráció a Ca-szivattyú munkája miatt csökken. Ezért a Ca 2+ disszociál a troponinról, és a tropomiozin ismét blokkolja az aktint. Ebben az esetben 1 ATP molekula energiáját egy híd egy munkamozgására fordítjuk, egy másikat pedig 2 Ca 2+ ion visszajuttatására a tartályokba.

Mindez izomlazuláshoz vezet a következő idegimpulzus-folyam megérkezéséig, amikor a fent leírt folyamat megismétlődik.

A PD mélyen az izomrostba való eloszlását, a szarkoplazmatikus retikulumból a Ca 2+ -ionok felszabadulását, a kontraktilis fehérjék kölcsönhatását és az izomrost megrövidülését meghatározó folyamatok összességét ún. elektromechanikus csatolás.

Az izmok mechanikája. Az izomösszehúzódások fizikai tulajdonságai és módjai

A vázizmok fizikai tulajdonságai

1. Nyújthatóság- az izom azon képessége, hogy húzóerő hatására hosszát változtassa.

2. Rugalmasság- az izom azon képessége, hogy a húzó- vagy deformáló erő megszűnése után visszanyerje eredeti hosszát.

3. Kényszerítés izmok. Azt a maximális terhelés határozza meg, amelyet az izom képes felemelni. Fajlagos erő - az a maximális terhelés, amelyet az izom képes felemelni, osztva a fiziológiai keresztmetszet négyzetcentimétereinek számával.

4. Izomképesség dolgozni. Az izom munkáját az emelt teher nagyságának és az emelés magasságának szorzata határozza meg. Az izom munkája a terhelés növekedésével fokozatosan növekszik, de egy bizonyos határig, ami után a terhelés növekedése a munka csökkenéséhez vezet, mivel a teheremelés magassága csökken. Következésképpen a maximális izommunka átlagos terhelési értékek mellett történik ( átlagos terhelések törvénye).

Izomösszehúzódási módok

Léteznek izotóniás, izometrikus és vegyes izomösszehúzódási módok.

Nál nél izotóniás Amikor egy izom összehúzódik, a hossza megváltozik, de a feszültség állandó marad. Ez az összehúzódás akkor következik be, amikor az izom nem mozgatja a terhelést. Természetes körülmények között a nyelvizmok összehúzódásai közel állnak az izotóniás típusú összehúzódásokhoz.

Nál nél izometrikus Az összehúzódás során az izomrostok hossza állandó marad, de az izomfeszültség megváltozik. Ez a fajta izomösszehúzódás akkor fordulhat elő, ha túlzott terhelést próbál felemelni.

Az egész szervezetben az izomösszehúzódások soha nem tisztán izotóniásak vagy izometrikusak, mindig vegyes természetűek, azaz az izom hosszában és feszültségében egyaránt változás következik be. Ezt a redukciós módot ún auxotonikus ha az izomfeszülés dominál, ill auxometrikus ha a rövidülés dominál.

A fentiekben csak a tetanikus összehúzódás hátterében álló jelenségek általános sémáját vettük figyelembe. Annak érdekében, hogy jobban megismerjük, hogyan megy végbe ez a folyamat a test természetes aktivitásának körülményei között, meg kell határozni a vázizomzat motoros ideg általi beidegzésének néhány jellemzőjét.

Minden egyes motorrost, amely a gerincvelő elülső szarvai motorsejtjének folyamata, nem egy, hanem egy egész izomrostcsoportot beidegzik. Ezt a csoportot nevezték el motoros egység. A motoros egységet alkotó izomrostok száma a különböző emberi izmokban 10 és 3000 között változik.

A legkevesebb rostszámot a gyors izmok motoros egységei tartalmazzák, amelyek a legpontosabb mozgást biztosítják. Így a szemizmokban és az ujjizmokban a motoros egységek 10-25 izomrostból állnak, és mindegyik több idegrostból kap beidegzést. Ezzel szemben a viszonylag lassú izmok, amelyek a testtartás szabályozásában vesznek részt, és nem igényelnek pontos irányítást, 2000-3000 rostból álló motoros egységekből állnak. Motoros egységek A gastrocnemius izom körülbelül 1500 rostból áll.

Tekintettel arra, hogy a vázizmokat beidegző idegrostokban igen nagy a gerjesztés terjedési sebessége, a motoros egységet alkotó izomrostok szinte egyszerre kerülnek gerjesztési állapotba. A motoros egység elektromos tevékenysége kerítésszerű megjelenésű ( rizs. 146, A), amelyben minden csúcs megfelel sok egyidejűleg gerjesztett rost teljes akciós potenciáljának.

A motoros egységek összehúzódásainak összegzése egy teljes izomban. Ellentétben az egyes motoros egységek izomrostjaival, szinkron módon, vagyis egyidejűleg gerjesztve a bejövő impulzus hatására, az izom különböző motoros egységeinek izomrostjai általában aszinkron módon működnek. Ez azzal magyarázható, hogy a motoros egységeket különböző motoros neuronok beidegzik, amelyek különböző frekvencián és különböző időpontokban küldenek impulzusokat. Annak ellenére, hogy a különböző motoros egységek összehúzódásának kezdete és vége nem egyidejű, az izom teljes összehúzódása normál aktivitás mellett folyamatos jellegű, alakja sima tetanuszra emlékeztet, még abban az esetben is. amikor a motoros egységek mindegyike ritka ritmusban működik (például másodpercenként 5 összehúzódás).

Így a motoros egységek aszinkron tevékenységével, amelyet a gerincvelő megfelelő neuronjainak aszinkron munkája okoz, testünk minden mozgása egyenletes, még alacsony motorimpulzus-frekvencián is. A motoros egységek aszinkron aktivitása nem teszi lehetővé mindegyikük elektromos aktivitásának megkülönböztetését, amikor a potenciálokat az egész izomból eltávolítják: az akciós potenciálok nem egyidejűleg előforduló csúcsait algebrailag összegzik (interferálják) az elektródákon, ami azt eredményezi, hogy összetett képben, amelyből csak közvetve lehet megítélni az egyes izomrostok gerjesztésének mértékét ( lásd az ábrát. 146, B).

A nyírás során az emberi végtagizmok motoros egységei csak nagyon ritka akciós potenciál kisüléseket mutatnak. Ez izomtónust okoz. Alacsony feszültségen a kisülések másodpercenként 5-10 gyakorisággal jelennek meg. A feszültség növelése az akciós potenciálok frekvenciáját másodpercenként 20-50-re növeli.

Az izomösszehúzódás erőssége a reakcióban egyidejűleg részt vevő motoros egységek számától és mindegyik gerjesztési gyakoriságától függ.

A vázizmok neuromuszkuláris apparátusának fő morfo-funkcionális eleme a motoros egység (MU). Ez magában foglalja a gerincvelő motoros neuronját, az axonja által beidegzett izomrostokkal. Az izom belsejében ez az axon több terminális ágat alkot. Mindegyik ilyen ág érintkezést képez - neuromuszkuláris szinapszis egy külön izomroston. A motoros neuronból érkező idegimpulzusok az izomrostok egy meghatározott csoportjának összehúzódását okozzák. A finom mozgásokat végző kis izmok motoros egységei (szem, kéz izmai) kis számú izomrostot tartalmaznak. A nagyokban több százszor több van belőlük. Minden MU, funkcionális jellemzőitől függően, 3 csoportra osztható:

I. Lassú és fáradhatatlan. Ezeket „vörös” izomrostok alkotják, amelyekben kevesebb a miofibrillum. Ezeknek a rostoknak az összehúzódási sebessége és ereje viszonylag kicsi, de nem fáradnak el könnyen. Ezért toniknak minősülnek. Az ilyen rostok összehúzódásának szabályozását kis számú motoros neuron végzi, amelyek axonjainak kevés terminális ága van. Ilyen például a talpizom.

IIB. Gyors, könnyen elfárad. Az izomrostok sok myofibrillumot tartalmaznak, és „fehérnek” nevezik őket. Gyorsan összehúzódnak és nagy erőt fejlesztenek, de gyorsan elfáradnak. Ezért nevezik fázisosoknak. Ezen motoros egységek motoros neuronjai a legnagyobbak, és vastag axonjuk van, számos terminális ággal. Nagy frekvenciájú idegimpulzusokat generálnak. A szem izmai.

IIA. Gyors, fáradtságálló. Köztes pozíciót foglalnak el.

A simaizom fiziológiája

A simaizom a legtöbb emésztőszerv falában, az erekben, a különböző mirigyek kiválasztó csatornáiban és a húgyúti rendszerben található. Akaratlanok, és biztosítják az emésztőrendszer és a húgyúti rendszer perisztaltikáját, fenntartva az érrendszeri tónust. A vázizmokkal ellentétben a simaizmokat gyakran orsó alakú és kis méretű, keresztirányú csíkozás nélküli sejtek alkotják. Ez utóbbi annak a ténynek köszönhető, hogy a kontraktilis apparátusnak nincs rendezett szerkezete. A myofibrillák vékony aktinszálakból állnak, amelyek különböző irányokba futnak, és a szarkolemma különböző részeihez kapcsolódnak. A miozin protofibrillumok az aktinok mellett helyezkednek el. A szarkoplazmatikus retikulum elemei nem alkotnak csőrendszert. Az egyes izomsejteket alacsony elektromos ellenállású érintkezők - nexusok - kapcsolják össze egymással, ami biztosítja a gerjesztés terjedését a simaizom szerkezetében. A simaizomzat ingerlékenysége és vezetőképessége alacsonyabb, mint a vázizmoké.

A membránpotenciál 40-60 mV, mivel az SMC membrán viszonylag nagy permeabilitással rendelkezik a nátriumionokkal szemben. Ráadásul sok simaizomban az MP nem állandó. Időnként csökken, és visszatér az eredeti szintre. Az ilyen oszcillációkat lassú hullámoknak (SW) nevezzük. Amikor a lassú hullámok csúcsa eléri a depolarizáció kritikus szintjét, akciós potenciálok kezdenek képződni rajta, összehúzódásokkal kísérve (ábra). Az MV és az AP a simaizmokon keresztül, mindössze 5-50 cm/s sebességgel történik. Az ilyen simaizmokat spontán aktívnak nevezzük, azaz. automatikusak. Például az ilyen tevékenység miatt a bél perisztaltika lép fel. A bélperisztaltika pacemakerei a megfelelő belek kezdeti szakaszaiban helyezkednek el.

Az AP kialakulása az SMC-kben a kalciumionok bejutásának köszönhető. Az elektromechanikus csatolási mechanizmusok is eltérőek. Összehúzódás alakul ki az AP során a sejtbe jutó kalcium hatására A kalciumnak a miofibrillumok rövidülésével való kapcsolatát a legfontosabb sejtfehérje - a kalmodulin - közvetíti.

Az összehúzódási görbe is eltérő. A látens periódus, a lerövidülés és főleg az ellazulás időszaka sokkal hosszabb, mint a vázizmoké. Az összehúzódás néhány másodpercig tart. A simaizmokra a vázizmokkal ellentétben a plasztikus tónus jelensége jellemző. Ez a képesség hosszú ideig összehúzódó állapotban van jelentős energiafogyasztás és fáradtság nélkül. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően a belső szervek alakja és az érrendszeri tónus megmarad. Ezenkívül a simaizomsejtek maguk is nyújtási receptorok. Amikor megfeszülnek, PD-k keletkeznek, ami az SMC összehúzódásához vezet. Ezt a jelenséget a kontraktilis aktivitás szabályozásának miogén mechanizmusának nevezik.