Muskuļu vārpstas ir maņu orgāni, kas pieder proprioreceptoru grupai un atklāj skeleta muskuļu stiepšanās un izstiepšanās stāvokli un piegādā ģenerētos signālus ātri aferentām Ia nervu šķiedrām. Muskuļu vārpstām ir arī eferenti nervu savienojumi, kas kontrolē to jutīgumu. Izmantojot gamma vārpstas cilpu, muskuļu vārpstas kalpo arī, lai kontrolētu muskuļu garumu un ar to saistītos muskuļus kontrakcijas.
Kas ir muskuļu vārpsta?
Muskuļu vārpstas kā skeleta muskuļu stiepšanās stāvokļa sensori pieder proprioreceptoru grupai, ar kuru palīdzību tiek izveidots atsevišķu ekstremitāšu un ķermeņa stāvokļa attēls. smadzenes centros. Tajā pašā laikā pozicionālais attēls un muskuļu vārpstas tiek izmantotas apzinātu un neapzinātu kustību kontrolei, ieskaitot muskuļu vadību refleksa. Muskuļu vārpstām ir proporcionālas un diferenciālas īpašības kā sensoriem. Tas nozīmē, ka viņi nosaka gan atsevišķu muskuļu statiskos stiepšanās stāvokļus, gan to stiepšanās dinamisko izmaiņu ātrumu un pārraida tos caur aferentajām Ia nervu šķiedrām, kurām ir vislielākais vadīšanas ātrums cilvēka ķermenī. Biežums sadale muskuļu vārpstas atsevišķos skeleta muskuļos nodrošina muskuļa smalkas vai pilnīgas motora vadības iespējas. Piemēram, četrgalvu (Musculus quadriceps femoris), kas ir a kāja ekstensors, kas piestiprināts pie priekšpuses augšstilbs, ir 500 līdz 1,000 muskuļu vārpstas. Tie ir iestrādāti starp skeleta muskuļu muskuļu šķiedrām, paralēli muskuļu šķiedru orientācijai, un to garums sasniedz no 1 līdz 3 milimetriem.
Anatomija un struktūra
Muskuļu vārpstu kodolu veido piecu līdz desmit svītrainu intrafūzijas muskuļu šķiedru saišķis, kas ir iesaiņots saistaudi apvalks. Intrafusal muskuļu šķiedras ir atrodamas tikai muskuļu vārpstās. Viņu atšķirīgā iezīme ir tā, ka tie ir savilkti, ti, aktīvi, katrā galā, savukārt to vidusdaļa ir paplašināma un pasīvi pielāgojas skeleta muskuļa stiepšanās stāvoklim. Muskuļa vārpstu pasīvā vidusdaļa sastāv no serdes maisa šķiedrām un serdes ķēdes šķiedrām. Muskuļam saraujoties, muskuļu vārpsta arī saīsinās. Kodola maisa šķiedras nedaudz izliekas, izraisot muskuļu vārpstas centrālās daļas sabiezēšanu. Lai uztvertu izmaiņu dinamiku, serdes maisiņa šķiedras aptin tikai ar ātri vadošām aferentām Ia nervu šķiedrām, kas reaģē uz visām biezuma izmaiņām. Galvenās ķēdes šķiedras, kas nosaka muskuļa statiskāku izstiepšanās stāvokli, ir savienotas arī ar Ia nervu šķiedrām, bet papildus ir saistītas ar II klases aferentajām šķiedrām kā sekundārā inervācija. II klases šķiedrām ir mazāka jutība un tās veic impulsus lēnāk nekā Ia šķiedrām. Divi intrrafusālo muskuļu šķiedru saraušanās spailes ir savienotas ar efferentajiem gamma neironiem, caur kuriem tiek kontrolēta muskuļu vārpstu jutība un muskuļu kontrakcijas mērķis.
Funkcija un uzdevumi
Muskuļu vārpstas vienlaikus veic vairākus uzdevumus un funkcijas, lai koordinētu bruto un smalkas kustības, izveidotu un uzturētu statiskas pozas un aizsargātu atsevišķus skeleta muskuļus no pārmērīgas izstiepšanās. Muskuļu vārpstas tādējādi ir daļa no sarežģītas vadības un regulēšanas sistēmas. Saskaņotai kustībai ir nepieciešams, lai konkrēti muskuļi uzņemtu iepriekš noteiktu statisko stiepšanās stāvokli vai sekotu iepriekš noteiktai dinamiskai stiepšanās stāvokļa izmaiņai. Motora centri smadzenes var veikt šos uzdevumus, jo muskuļu vārpstas vienlaikus veic sensora pasīvo funkciju un mērķa aktīvo lomu muskuļiem. Caur intrafūzijas muskuļu šķiedru saraušanās spailēm, muskuļu vārpstas var sekot un pielāgoties attiecīgajam muskuļu stiepšanās stāvoklim vai radīt muskuļa iestatīto punktu. Muskuļa garums tiek mainīts ar atbilstošām kontrakcijas komandām tādā veidā, ka tiek radīts 0 potenciāls attiecībā pret muskuļa vārpstu. Šajā gadījumā muskulis pielāgojas muskuļu vārpstai, nevis otrādi. Lai izpildītu aizsargfunkciju pret muskuļu pārmērīgu izstiepšanos, muskuļu vārpstas pārņem piespiedu stiepšanās kontroli refleksaTiklīdz muskuļa stiepšanās stāvoklis pārsniedz noteiktu sliekšņa vērtību, ko nosaka muskuļu vārpstas, tas attiecīgajam muskuļam izraisa piespiedu kontrakcijas signālu, kuru kontrolē arī muskuļu vārpstas. Tipisks šāda kontrakcijas refleksa piemērs ir patellar cīpslu reflekss. Īss trieciens ar refleksveida āmuru uz patellar cīpslas zem kneecap īslaicīgi signalizē par pārmērīgu izstiepšanos četrgalvu, kas noved pie kontrakcijas refleksa kā zemākā kāja veic piespiedu raustīšanos virzienā kājas pagarinājums.
Slimības
Neatkarīgas morfoloģiskās slimības, kas tieši ietekmē muskuļu vārpstas, nav zināmas. Tas, iespējams, ir saistīts ar faktu, ka muskuļu vārpstas ir specializētas muskuļu šķiedras, kas mēdz sekot to muskuļu slimībām, kurās tās ir iestrādātas. Pirmkārt un galvenokārt, ir muskuļu atrofijas, ko izraisa nepietiekama muskuļu izmantošana. Nepietiekamas izmantošanas rezultātā regresē atbilstošais muskulis, un paralēli tam regresē arī muskuļu vārpstas. Muskuļu atrofiju bieži izraisa nervu slimības vai atbilstošo motoro neironu ievainojumi, no kuriem muskuļi vairs nevar saņemt impulsus. Neiroģenētiski izraisītas muskuļu atrofijas piemērs ir amiotrofiskā laterālā skleroze (ALS). Šī ir neārstējama motora deģeneratīva slimība nervu sistēmas. Vēl viena reta slimība ir mugurkaula muskuļu atrofija, ko izraisa pakāpeniski progresējošs motora zudums nervi priekšējā ragā muguras smadzenes. Neiroloģiski traucējumi un slimības ir saistītas arī ar vairākām slimībām, kuru rezultātā mainās motora gala plāksnes muskuļu vārpstu intraplūzijas muskuļu šķiedrās. Starp cīņu pastāv savstarpēja saikne Alcheimera slimība un muskuļu vārpstu darbība. Berlīnes pētnieku grupa ir atklājusi, ka ferments beta-sekrēzeze, kas tiek vainots par kaitīgo olbaltumvielu nogulsnēm Alcheimera, acīmredzot, ir svarīga muskuļu vārpstu funkcionālajai efektivitātei, tāpēc arī Alcheimera slimnieku enzīma nomākšana varētu izraisīt koordinācija traucējumi kustībās.
