Кіріспе
Моторлық бірліктерді қосымша белсендіру – бұл бұлшық еттегі жиырылу күшін арттыру мақсатында қосымша моторлық бірліктерді жұмысқа қосу. Моторлық бірлік бір моторлық нейрон мен оның ынталандыратын барлық бұлшық ет талшықтарынан тұрады. Барлық бұлшық еттер бірнеше моторлық бірліктерден құралған, ал бір моторлық бірлікке жататын талшықтар басқа бірліктердің талшықтары арасында шашырап, араласып орналасқан. Бір моторлық бірлікке жататын бұлшық ет талшықтарының саны мен бұлшық еттің мөлшеріне байланысты, олар бұлшық еттің бір бөлігіне немесе дененің көп бөлігіне таралуы мүмкін. Моторлық нейрон белсендірілген кезде, оның иннервациялаған барлық бұлшық ет талшықтары стимуляцияланып, жиырылады. Бір моторлық нейронның белсендірілуі әлсіз, бірақ кеңейтілген бұлшықет жиырылысына алып келеді. Көбірек моторлық нейрондар белсендірілсе, соғұрлым көп бұлшық ет талшықтары жұмыс істейді, демек, бұлшықет жиырылуы күштірек болады. Моторлық бірліктердің жұмысқа қосылуы – бұл белгілі бір бұлшықетте қанша моторлық нейрон белсендірілгендігінің көрсеткіші, сондықтан бұлшықеттің қанша талшығы жұмыс істеп жатыр екенін анықтайды. Жұмысқа қосылу деңгейі жоғары болса, бұлшықет жиырылуы да соғұрлым күшті болады. Моторлық бірліктер әдетте жиырылу күшейген сайын кішіден үлкенге қарай (ең кіші моторлық нейрондардан ең үлкендеріне дейін, демек, баяу қозғалатыннан жылдамға дейін) жұмысқа қосылады. Бұл Хеннеманның мөлшерлік принципі деп аталады.
Motor unit recruitment is the activation of additional motor units to accomplish an increase in contractile strength in a muscle. A motor unit consists of one motor neuron and all of the muscle fibers it stimulates. All muscles consist of a number of motor units and the fibers belonging to a motor unit are dispersed and intermingle amongst fibers of other units. The muscle fibers belonging to one motor unit can be spread throughout part, or most of the entire muscle, depending on the number of fibers and size of the muscle. When a motor neuron is activated, all of the muscle fibers innervated by the motor neuron are stimulated and contract. The activation of one motor neuron will result in a weak but distributed muscle contraction. The activation of more motor neurons will result in more muscle fibers being activated, and therefore a stronger muscle contraction. Motor unit recruitment is a measure of how many motor neurons are activated in a particular muscle, and therefore is a measure of how many muscle fibers of that muscle are activated. The higher the recruitment the stronger the muscle contraction will be. Motor units are generally recruited in order of smallest to largest (smallest motor neurons to largest motor neurons, and thus slow to fast twitch) as contraction increases. This is known as Henneman's size principle.
Нервтік механизмді қабылдау
Хеннеман өлшем қағидасының негізіндегі механизм кіші моторлық нейрондардың бетінің ауданы кішірек болғандықтан, мембраналық кедергісі жоғары болуында деп ұсынды. Ол қоздырғышты постсинаптикалық потенциал (EPSP) туғызатын токтың кіші моторлық нейрондардың нейрондық мембранасында жоғары кернеулік өзгеруге (деполяризацияға) және сондықтан кіші моторлық нейрондарда EPSP амплитудасының артуына әкелетінін болжады. Кейін Бёрк EPSP және тежегіш постсинаптикалық потенциал (IPSP) амплитудаларының кіші моторлық нейрондардан үлкендерге қарай сатылы түрде төмендеуін көрсетті. Бұл Хеннеманның идеясын растаған сияқты болды, бірақ Бёрк келіспей, үлкен нейрондардың үлкен бетіне көбірек синапстар сыйып, орналасатынын атап өтті. Бёрк ақырында (өте шағын нейрон үлгісінде) кіші моторлық нейрондардың бір ғана кіріс көзінен синаптық кіріс санының көп екенін көрсетті. Бұл тақырып әлі де даулы болып саналады. 1982 жылғы мақаласында Бёрк және әріптестері S моторлық бірліктерінің кіші ұяшық көлемі мен жоғары бет/көлем қатынасы мотонейрондардың "ең жоғары жұмыс циклдарына" оңтайландырылғанын, ал басқа моторлық бірлік түрлері "төменгі жұмыс циклдарына" қатысуы мүмкін екенін ұсынды. Алайда, олар "зат алмасу белсенділігі, мотонейрон мөлшері және моторлық бірлік түрі арасындағы байланыс бар деген интуитивті ойды растауға немесе жоққа шығаруға" жеткілікті дәлелдер жоқ екенін мәлімдеді. Кейбір жағдайларда моторлық бірліктерді жұмылдырудың қалыпты реті өзгеруі мүмкін, нәтижесінде кіші моторлық бірліктер жұмысын тоқтатып, үлкендері жұмылдырылуы мүмкін. Бұл қоздырғыш және тежегіш мотонейрондық кірістердің өзара әрекеттесуінен туындайды деп есептеледі.
Мотор бірліктерінің түрлерін қабылдау
Бүрке мен оның әріптестерінің қозғалтқыш бірлік түрлерін жіктеуі де дау тудырды. Олар қозғалтқыш бірліктерін жіктеуге арналған үш негізгі топты белгіледі: S (баяу – баяу қырылыс), FR (жедел, төзімді – жылдам қырылыс, шаршауға төзімді) және FF (жедел, шаршағыш – жылдам қырылыс, шаршағыш). Алайда, Бёрктің өзі қозғалтқыш бірліктерді жіктеудегі қаупін мойындағанын атап өту маңызды: Менің досым, марқұм Элвуд Хеннеман, маған бірнеше рет әңгімелесуде қозғалтқыш бірліктерді бөлек санаттарға жіктеудің жаман идея деп ойлағандығын айтты, себебі егер сақтықпен қолданылмаса, жіктемелер шындықты бұрмалауға бейім. Мен келістім және әлі де келісемін, таксономиялар тым қатаң ойлауға (ал кейде тіпті ойлаудың болмауына) әкелуі мүмкін, бірақ олар қарым-қатынас үшін қажет, себебі нәрселердің аталуын талап етеді; ал ғылыми қарым-қатынас нәрселердің қасиеттеріне сәйкес, дәл аталуын талап етеді. Егер Хеннеманның мөлшер принципі мен Бёркенің қозғалтқыш бірліктерін жіктеуінің арасындағы байланысты қозғалтқыш бірліктерді қосу ретіне қатысты қарастырсақ, ол келесі реттемеге ұқсас болар еді: ең кішкентай бірліктер, S (баяу), бірінші болып қосылады, одан кейін FR (жедел, төзімді) бірліктері, содан кейін ең үлкен FF (жедел, шаршағыш) бірліктері, қосымша қозғалтқыш бірліктерді қосуды қажет ететін жоғары энергиялық тапсырмалар үшін сақталады.
Бұлшықет күшін кодтау жылдамдығы
Бір қозғалтқыш бірлігінің күші, ішінара, сол бірліктегі бұлшық ет талшықтарының санымен анықталады. Күштің тағы бір маңызды факторы – бұлшық ет талшықтарының оларды иннервациялайтын аксондармен қоздырылу жиілігі. Жүйке импульстарының келу жылдамдығы – қозғалтқыш бірлігінің атылу жиілігі деп аталады, ол жеке-жеке сілкініс жиырылуларын тудыратын төмен жиіліктерден бастап, толық тетаникалық жиырылуды тудыратын жоғары жиіліктерге дейін өзгеруі мүмкін. Әдетте, бұл күшке 2-4 есе өзгеруге мүмкіндік береді. Жалпы, әрбір жеке қозғалтқыш бірлігінің атылу жиілігі бұлшықет күшінің артуымен бірге, ең жоғары деңгейге жеткенше артады. Бұл, әрбір қосымша бірлік жұмысқа қосылғанда болатын күштің күрт өзгеруін тегістейді.
Бұлшықет күшін пропорционалды басқару
Моторлық бірліктердің мөлшері сондай, олардың саны мен әрбір бірлік өндіретін күш арасында кері байланыс бар (яғни, бір моторлық бірліктегі бұлшық ет талшықтарының саны). Сондықтан, көптеген кіші моторлық бірліктер бар, ал ірілерінің саны азая береді. Бұл, төмен деңгейдегі жұмылдыру кезінде жұмылдыруға байланысты күштің өсуі шамалы екенін, ал күшті жиырылуларда күштің өсуі айтарлықтай үлкен болатынын білдіреді. Осылайша, тағы бір моторлық бірлікті қосу арқылы туындайтын күш өсімі мен осы бірлік жұмысқа қосылатын күш шегі арасындағы қатынас салыстырмалы түрде тұрақты болып қалады.
Электродиагностикалық сынау
Әлсіздігі бар науқастың медициналық электродиагностикалық тексеруінде "моторлық бірлік әрекет потенциалының" (МУАП) мөлшері, пішіні және қатысу үлгісін мұқият талдау миопатияны нейропатиядан ажыратуға көмектеседі.