Анатомические и физиологические основы гистопатологических и электрофизиологических исследований

Моторная единица служит окончательным общим трактом для проведения мо­торной активности в нервной системе, а мышца является окончательным эффекторным органом моторной единицы. Все движения человеческого тела, его положение в пространстве и рефлекторная активность — это результат интегрированных импульсов большого числа моторных единиц, опосредованных как спинально, так и супраспинально. Сила мышечного сокращения зависит от числа моторных единиц, участву­ющих в данном сокращении; частоты, с которой происходит разрядка импульсов в моторной единице; скорости сокращения мышечных волокон в моторной единице и от природы (характера) моторной единицы (является ли она устойчивой к утомлению или, напротив, склонной к нему). Число моторных единиц в различных мышцах различно и колеблется от 100 в мышцах кисти руки до нескольких тысяч в мышцах ног. Число мышечных волокон, приходящихся на моторную единицу, также колеб­лется от нескольких (около 10) в наружных мышцах глаза до почти 2000 в мышцах ног, например в икроножной мышце. Число же мышечных волокон в одной мышце колеблется от 1000 в наружных мышцах глаза до 1 млн и более в больших мышцах ног. Чтобы правильно интерпретировать результаты клинических и лабораторных исследований как нормальной, так и поврежденной мышцы, необходимо понимать организацию моторных единиц и характер их возбуждения. Мышечные волокна моторной единицы распределены в мышце по случайному принципу и волокна, иннервируемые одной и той же клеткой переднего рога спинного мозга, как правило, не соприкасаются. Моторные единицы различаются между собой как по размерам, так по биохимическим и физиологическим свойствам их мышечных волокон. На основании этих свойств, выявляемых при окрашивании гистологических препаратов мышц на АТФазу, мышечные волокна подразделяют на два типа. Тип I — это волокна, которые прокрашиваются лишь незначительно и тип II — это волокна, которые в препарате выглядят темными. Названный метод гистологической иденти­фикации имеет большую диагностическую значимость, поскольку некоторые мышеч­ные заболевания характеризуются преобладанием патологических изменений в мы­шечных волокнах лишь одного типа. Так, число волокон II типа уменьшается при врожденных миопатиях, в то время как при миотонической дистрофии атрофии подвергаются именно волокна I типа.

По-видимому, все мышечные волокна, относящиеся к данной моторной единице, принадлежат к одному гистохимическому типу. Эксперименты на животных по пере­крестной иннервации, у которых все волокна данной мышцы относятся к одному гисто­химическому типу (тогда как в мышцах человека нервные волокна разных типов рас­пределены в данной мышце по случайному принципу), показали, что гистохимические, биохимические и физиологические свойства мышечных волокон меняются в ответ на изменение иннервации. Основой для контроля свойств мышечного волокна со стороны нервной системы, вероятно, являются особенности импульсного разряда, поскольку при экспериментальной хронической электрической стимуляции нервов биохимические и физиологические свойства мышцы меняются. Подобное же изменение типа мышечного волокна у человека может быть вызвано длительным упражнением данной мышцы; при этом увеличивается число волокон I типа (аэробного).

Физиологические свойства мышечных волокон определяют способность мышцы выполнять различные физические нагрузки. Моторные единицы с мышечными во­локнами I типа или мышечные волокна с реакцией медленного подергивания осу­ществляют длительную и продолжительную активность, так как их энергетическое снабжение за счет продукции АТФ основано на метаболизме субстрата, происходящего благодаря окислительным процессам в митохондриях. Мышечные волокна этих мо­торных единиц подчинены небольшим, низкопороговым моторным нейронам с мед­ленным проведением импульса, активизируемого напряжением небольшой интенсив­ности. Усилие же большой интенсивности, например поднятие тяжелого груза, требует включения больших высокопороговых моторных нейронов с быстрым проведением импульса, которые иннервируют II тип мышечных волокон.

Физиологические свойства моторных единиц и их ответная реакция на произ­вольные мышечные сокращения таковы, что существует стереотипный характер их мобилизация для каждой мышцы со строго определенной последовательностью ак­тивации мышечных единиц. Некоторые моторные единицы активизируются только большой активностью. Это частично обусловливает способность мышцы восстанав­ливать свой размер и силу при повторных значительных напряжениях. При этом число миофибрилл в мышечных волокнах увеличивается, а возможно, в какой-то степени увеличивается и число самих мышечных волокон. Недостаточная активация некоторых моторных единиц в обычных условиях и их включение при очень сильных тренировках может объяснить мышечную слабость, столь обычную у многих лиц, ведущих сидячий образ жизни, а также положительное влияние умеренных физи­ческих нагрузок на таких людей.

По мере расслабления мышцы прекращение поступления импульсов в отдельные моторные единицы происходит по отдельным группам волокон, так что лицо, произво­дящее неадекватное мышечное напряжение, вследствие функциональной слабости (на­пример, при истощении), в случае отсутствия мотивации или при болевом ощущении, часто выполняет его по типу «зубчатого колеса» или по типу «дай дорогу», что позволяет различить истинную и симулированную мышечную слабость.