Мышечная и суставная рецепция
В мышцах млекопитающих животных и человека содержатся три типа специализированных рецепторов: первичные окончания веретен, вторичные окончания веретен и сухожильные рецепторы Гольджи. Эти рецепторы реагируют на механические раздражения и участвуют в координации движений, являясь источником информации о состоянии двигательного аппарата.
В последние годы разработана методика отведения потенциалов действия отдельных афферентных волокон в нерве человека, что позволило исследовать функцию веретен в естественных условиях работы мышц.
Мышечные веретена представляют собой небольшие продолговатые образования (длиной несколько миллиметров, шириной — десятые доли миллиметра), расположенные в толще мышцы (рис. 230). В разных скелетных мышцах число веретен на 1г ткани варьирует от сотни до нескольких единиц.
Внутри капсулы каждого веретена находится пучок мышечных волокон. Эти волокна называют интрафузальными в отличие от всех остальных волокон мышцы, которые носят название экстрафузальных. Веретена расположены параллельно экстрафузальным волокнам, поэтому при растяжении мышцы нагрузка на веретена увеличивается, а при сокращении — уменьшается.
Различают интрафузальные волокна двух типов:более толстые и длинные с ядрами, сосредоточенными в средней, утолщенной части волокна, ядерно-сумчатые и более короткие и тонкие с ядрами, расположенными цепочкой, — ядерно-цепочечные. На интрафузальных волокнах спирально расположены чувствительные окончания афферентов группы Iа — так называемые первичные окончания, и чувствительные окончания афферентов группы II — так называемые вторичные окончания.
Импульсация, идущая от веретен по афферентам группы Iа, на спинальном уровне моносинаптически и полисинаптически возбуждает мотонейроны своей мышцы и дисинаптически (через тормозящий интернейрон) тормозит мотонейроны мышцы-антагониста (реципрокное торможение). Афференты группы II полисинап-тически возбуждают мотонейроны сгибателей и тормозят мотонейроны разгибателей. Имеются, однако, данные, что афференты в группе II, идущие от разгибателей, могут возбуждать мотонейроны своей мышцы.
Веретена имеют и эфферентную иннервацию: интрафузальные мышечные волокна иннервируются аксонами, идущими к ним от у-мотонейронов. Эти так называемые у-эф-ференты подразделяются на динамические и статические.
В расслабленной мышце количество импульсов, идущих от веретен, невелико. Веретена реагируют импульсацией на удлинение (растяжение) мышцы, причем у первичных окончаний частота импульсации зависит главным образом от скорости удлинения, а у вторичных — от длины мышцы (динамический и статический ответы). Активация γ-эфферентов приводит к повышению чувствительности веретен, причем динамические γ-эфференты преимущественно усиливают реакцию на скорость удлинения мышцы, а статические — на длину.
И без растяжения мышцы, активация γ-эфферентов сама по себе вызывает импульсацию афферентов веретен вследствие сокращения интрафузальных мышечных волокон. Показано, что возбуждение а-мото-нейронов сопровождается возбуждением у-мотонейронов(α—γ-коактивация). Уровень возбуждения γ-системы тем выше, чем интенсивнее возбуждены α-мотонейроны данной мышцы, т. е. больше сила ее сокращения.
Таким образом, веретена реагируют на два воздействия: периферическое — изменение длины мышцы и центральное — изменение уровня активации γ-системы. Поэтому реакции веретен в естественных условиях деятельности мышц довольно сложны. При растяжении пассивной мышцы наблюдается активация рецепторов веретен, вызывающая рефлекс на растяжение.
При активном концентрическом сокращении мышцы (т.е. сокращении с укорочением) уменьшение длины мышцы оказывает на рецепторы веретена дезактивирующее действие, а возбуждение γ-мотонейронов, сопутствующее возбуждению α-мотонейронов, вызывают активацию рецепторов. Поэтому импульсация от рецепторов веретен во время движения зависит от соотношения длины мышцы, скорости ее укорочения и силы сокращения. Таким образом, веретена можно рассматривать как непосредственный источник информации о длине мышцы и ее изменениях, если только мышца не возбуждена.
При активном состоянии мышцы необходимо учитывать влияние γ-системы. Согласно современным представлениям, во время активных движений v-мотонейроны поддерживают импульсацию веретен укорачивающейся мышцы, что дает возможность рецепторам реагировать на вызванные помехами неравномерности движения как увеличением, так и уменьшением частоты имнульеации и участвовать таким образом в коррекции движений.
Сухожильные рецепторы Гольджи находится в зоне соединения мышечных волокон с сухожилием и расположены последовательно по отношению к мышечным волокнам. Они слабо реагируют на растяжение мышцы, но возбуждаются при ее сокращении.
Интенсивность их импульсации примерно пропорциональна силе сокращения мышцы, что дает основание рассматривать сухожильные рецепторы как источник информации о силе, развиваемой мышцей. Идущие от этих рецепторов афференты относятся к группе 1б. На спинальном уровне они через интернейроны вызывают торможение мотонейронов собственной мышцы и возбуждение мотонейронов антагониста.
Информация от мышечных рецепторов по восходящим путям спинного мозга поступает и в верхние отделы ЦНС, включая кору большого мозга, и участвует в кинестезии.
Суставные рецепторы изучены меньше, чем мышечные. Известно, что они реагируют на положение сустава и на изменения суставного угла, участвуя таким образом в системе обратных связей от двигательного аппарата.
