Дослідження ролі спинного мозку в регуляції рухових функцій організму.

Регуляція рухових функцій за участю центральної нервової системи (ЦНС) - це регуляція:

тонусу скелетних м’язів,

пози тіла,

переміщення частин тіла відносно тулуба,

переміщення тіла в просторі - локомоцій.

Різні відділи ЦНС здійснюють регуляцію рухових функцій, впливаючи на нейромоторні одиниці.

Кількість м’язових волокон у нейромоторних одиницях різна - від декількох одиниць до десятків, сотні, тисяч, що пов’язано з регуляцією сили скорочення м’язів та їх функцією. М’язові волокна моторних одиниць належать до

а) швидких

б) повільних.

Швидкі м’язові волокна

- мають тривалість одиночного скорочення близько 20-50 мс,

- можуть скорочуватися в анаеробних умовах ,

- розвивають значну силу,

- швидко втомлюються.

Повільні м’язові волокна

- мають тривалість одиночного скорочення 100-200 мс,

- скорочуються в аеробних умовах,

- розвивають меншу силу,

- довго не втомлюються.

Скелетні м’язи людини за будовою змішані - до їх складу входять як швидкі, так і повільні м’язові волокна.

Мотонейрони розташовані в передніх рогах спинного мозку і належать до двох типів:

1.Малі мотонейрони: іннервують малу кількість м’язових волокон; мають низькі пороги і активуються найпершими; генерують ПД з невеликою частотою, що призводить до меншої сили скорочення м’язових волокон.

2. Великі мотонейрони: іннервують значну кількість м’язових волокон; мають високі пороги і активуються пізніше; генерують ПД з більшою частотою, що призводить до більшої сили скорочення м’язових волокон.

А.Сенсорна функція спинного мозку:центральний аналіз інформації від рецепторів

Спинний мозок отримує інформацію від пропріорецепторів про стан опорно-рухової системи та екстерорецепторів шкіри - про контакт з зовнішнім середовищем і забезпечує здійснення спінальних рухових рефлексів.

До пропріорецепторів належать:

а. М’язові веретена - розташовані паралельно м’язовим волокнам і передають інформацію по аферентних нервових волокнах групи Аa про зміни довжини м’язів (статичні зміни) та швидкість їх розтягнення (динамічні зміни).

б. Сухожильні рецептори Гольджі - розташовані в сухожиллях, мають високі пороги і передають інформацію по аферентних нервових волокнах групи Аb про розтягнення сухожиль при скороченні м’язів.

в. Тільця Пачіні - розташовані в м’язах, передають інформацію по аферентних нервових волокнах групи В про вібрацію, подібні до них пропріорецептори розташовані в суглобових сумках і зв’язках і передають інформацію про зміни руху в суглобах (швидкість руху та величину кута) .

г. Вільні нервові закінчення - розташовані в м’язах, вони високо порогові, належать до ноціцепторів - рецепторів пошкодження, передають інформацію по аферентних нервових волокнах групи В, С.

М’язові веретена, їх будова. Їх кількість у різних скелетних м’язах різна. Основними структурними елементами м’язового волокна є інтрафузальні м’язові волокна, нервові волокна і капсула.

Схема будови м’язового веретена. До веретена підходять аферентні та еферентні нервові волокна. Спіралевидні (первинні) нервові волокна утворенні нервовими закінченнями аферентних волокон групи Аа і відходять від центральної ділянки інрафузальних м’язових волокон (МВ), вони передають інформацію про швидкість та розтягнення та довжину м’язів. Ближче до кінців інтрафузальних м’язових волокон розташовані вторинні нервові закінчення, які переважно передають інформацію від інтрафузальних м’язових з ядерним ланцюжком. Еферентні А_g-волокна утворюють нервово-м’язові синапси з інтрафузальними МВ в їх дистальній частині.

М’язове веретено має від 1 до 10 коротких інтрафузальних м’язових волокон: середній частині вони мають скупчення ядер (волокна з ядерною сумкою), або ядра розташовані ланцюжком (волокна з ядерним ланцюжком).

Капсула. Комплекс інтрафузальних МВ с нервовими терміналями оточений капсулою, зовнішній шар якої є похідним периневрія, а внутрішні – це аналоги ендоневрія.

При розтягненні м’язів розтягуються інтрафузальні м’язові волокна і передають інформацію від спіралевидних рецепторів по аферентним нервовим волокнам до а-мотонейронів спинного мозку , активація а-мотонейронів призводить до скорочення екстрафузальних м’язових волокон - зменшення їх довжини.

б. гама - мотонейрони отримують інформацію від різних структур головного мозку і передають нервові імпульси до інтрафузальних м’язових волокон, які скорочуються і розтягують їх ядерну сумку , забезпечуючи тим самим можливість передачі інформації під час скорочення м’язів до а-мотонейронів та інших відділ ЦНС.

в. а-мотонейрони і гама-мотонейрони активуються одночасно сигналами від рухових структур головного мозку (коактивація), що дозволяє підтримувати розтягненими м’язові веретена під час скорочення м’язів і передавати весь час інформацію про динамічні і статичні зміни м’язів .

При розтягненні м’язів розтягуються інтрафузальні м’язові волокна і передають інформацію від спіралевидних рецепторів по аферентним нервовим волокнам до а-мотонейронів спинного мозку , активація а-мотонейронів призводить до скорочення екстрафузальних м’язових волокон - зменшення їх довжини.

б. гама - мотонейрони отримують інформацію від різних структур головного мозку і передають нервові імпульси до інтрафузальних м’язових волокон, які скорочуються і розтягують їх ядерну сумку , забезпечуючи тим самим можливість передачі інформації під час скорочення м’язів до а-мотонейронів та інших відділ ЦНС.

в. а-мотонейрони і гама-мотонейрони активуються одночасно сигналами від рухових структур головного мозку (коактивація), що дозволяє підтримувати розтягненими м’язові веретена під час скорочення м’язів і передавати весь час інформацію про динамічні і статичні зміни м’язів .

Сухожильні рецептори Гольджи розташовані у сухожиллях на межі з м’язом. Рецептор має веретеноподібну будову і оточений капсулою. Терміналі аферентних нервових мієлінових волокон розташовані серед пучків колагенових волокон, що розташовані у заповненому рідиною просторі. Рецептори активуються при розтягненні сухожилля м’язом, який скорочується, що призводить до рефлекторного розслаблення цього м’язу.

Схема структури сухожильного рецептору Гольджи.

В. Рефлекторна функція спинного мозку.

СПІНАЛЬНІ РУХОВІ РЕФЛЕКСИ

В центрах спинного мозку замикаються рефлекторні дуги рухових рефлексів:

а) тонічних, що лежать в основі регуляції тонусу м’язів;

б) фазичних, що забезпечують переміщення частин тіла відносно тулуба.

Спінальні рефлекси є сегментарними або міжсегментарними.

1) Рефлекси розтягнення з м’язових веретен – міотатичні:

- виникають при розтягненні м’язових веретен внаслідок розтягнення м’язів;

- інформація від м’язових веретен (первинних спіралеподібних нервових закінчень) по аферентним нервовим волокнам передається до а-мотонейронів спинного мозку, які активуються;

- активація а-мотонейронів призводить до передачі інформації до скелетних м’язів по еферентним нервовим волокнам, наслідком цього є їх скорочення;

- альфа-мотонейрони м’язів-антагоністів гальмуються;

- рефлекторна дуга міотатичних рефлексів, що виникають при розтягненні м’язових веретен, є моносинаптичною;

- при відсутності низхідних активуючих впливів рухових центрів головного мозку на а-мотонейрони та гама-мотонейрони міотатичні рефлекси підтримують м’язовий тонус, але він є ослабленим.

2) Рефлекси розтягнення з рецепторів сухожиль:

- виникають при розтягненні сухожиль м’язом, який скорочується;

- інформація від рецепторів сухожиль Гольджі передається по аферентним нервовим волокнам до гальмівних нейронів спинного мозку, які викликають постсинаптичне гальмування а-мотонейронів м’язу, що скорочувався, наслідком цього є його розслаблення. Рефлекторна дуга рефлексу є полісинаптичною.

Схеми рефлекторних дуг: 1) рефлексу розтягнення (І) з м’язових веретен (що призводить до скорочення того ж м’язу ; 2) гальмівного рефлексу розтягнення з рецепторів сухожиль Гольджі (II), яка має гальмівний нейрон, що призводить до гальмування а-мотонейрону і розслаблення м’язу, який скорочувався.

3) Флексорні шкірно-м’язові рефлекси:

- виникають при подразненні рецепторів шкіри

інформація передається по аферентним волокнам до альфа-мотонейронів спинного мозку, які активуються;

- від альфа-мотонейронів нервові імпульси передаються по еферентним нервовим волокнам до м’язів-флексорів, які скорочуються, наслідком чого є згинання кінцівки та віддалення її від подразника;

- рефлекторні дуги шкірно-м’язових рефлексів є полісинаптичними.

С.Провідникова функція спинного мозку.

Провідні шляхи утворені ланцюгами нейронів, що з’єднані між собою синапсами й забезпечують передачу інформації від нейрону до нейрону, від ядра до ядра.