Что такое нейромоторная единица
Что такое нейромоторная единица
Погружаясь в мышцу на уровне брюшка, нерв отдает ветви, образующие сплетение, из которого группы аксонов направляются к мышечным волокнам. Аксоны подходят к отдельным двигательным концевым пластинкам, расположенным на уровне середины длины мышечных волокон.
Двигательная единица представлена двигательным нейроном спинного мозга или ствола и иннервируемой им группой мышечных волокон. Двигательные единицы крупных мышц (например, мышц-сгибателей бедра или коленного сустава) содержат от 1200 мышечных волокон. Двигательные единицы мелких мышц, осуществляющих тонкие и плавные движения (например, внутренних мышц руки), включают 12 мышечных волокон и менее.
Волокна скелетных мышц разделяют на три группы:
1. Медленно сокращающиеся окислительные мышечные волокна содержат большое количество митохондрий и кровеносных капилляров, в связи с чем их называют «красными». Они характеризуются устойчивостью к утомлению и невысокой силой. Волокна этого типа расположены в глубоких слоях мышц и обеспечивают поддержание позы, в том числе и положения стоя. Другие названия таких волокон — волокна тина I, медленно сокращающиеся неутомляемые волокна.
2. Быстрые гликолитические мышечные волокна характеризуются большими размерами и малым количеством митохондрий и кровеносных капилляров, в связи чем их называют «белыми». Волокна этого типа расположены преимущественно в поверхностных мышцах и способны к коротким мощным сокращениям. Другие названия таких волокон — волокна типа IIб, быстро сокращающиеся утомляемые волокна.
3. Промежуточные (быстрые, окислительно-гликолитические) мышечные волокна обладают свойствами, занимающими переходное положение между характеристиками вышеперечисленных типов волокон. Другие названия таких волокон — волокна типа Па, быстро сокращающиеся неутомляемые волокна.
Каждая мышца состоит из волокон всех трех типов, а их соотношение определяет ее функцию. Двигательная пластинка содержит в своем составе мышечные волокна только одного типа, однако они переплетаются с волокнами других мышечных пластинок. В зависимости от типов волокон выделяют «медленные» и «быстрые» мышцы.
а) Двигательные концевые пластинки. В области нервно-мышечного соединения аксон разделяется на несколько ветвей, которые лежат в углублениях на поверхности мышечного волокна. Подлежащая сарколемма формирует синаптические складки. Базальная мембрана мышечного волокна ограничивает синаптическую щель и выстилает складки. Расположенная ниже саркоплазма, получившая название «опорная пластинка», содержит большое количество ядер, митохондрий и рибосом.
Каждая ветвь аксона формирует концевое утолщение, в котором расположены тысячи синаптических пузырьков с ацетилхолином (АХ). Синаптическая передача осуществляется в области активных зон, расположенных на уровне верхних участков синаптических складок.
Ацетилхолин (АХ) высвобождается в синаптическую щель с высокой скоростью за счет экзоцитоза, проникает через базальную мембрану путем диффузии и связывается с соответствующими рецепторами сарколеммы, что приводит к ее деполяризации. Деполяризация распространяется вглубь мышечного волокна за счет Т-трубочек. Саркоплазматическая сеть высвобождает ионы Са2′, что запускает сокращение саркомеров.
В области базальной мембраны содержится большое количество фермента ацетилхолинэстеразы, за счет чего приблизительно 30 % высвобождаемого АХ гидролизуется, не достигнув постсинаптической мембраны. Фрагменты молекул ацетилхолина, образовавшиеся в результате гидролиза, захватываются активным способом и переносятся обратно в аксоплазму.
Кроме того, в концевых утолщениях аксона присутствуют гранулярные везикулы, содержащие один или несколько пептидных медиаторов. Наиболее известный — кальцитонин ген-связанный пептид (вазоактивный интестинальный пептид), обладающий выраженными сосудорасширяющими свойствами.
Подробное описание процесса сокращения мышечного волокна представлено на рисунке ниже.
Двигательная иннервация скелетной мускулатуры.
(А) Один аксон образует четыре двигательные концевые пластинки.
(Б) Увеличенный фрагмент изображения (А).
(В) Увеличенный фрагмент изображения (Б), демонстрирующий активные зоны.
б) Особенности двигательных единиц у пожилых людей. Основная причина прогрессирующей слабости мышц у пожилых людей — утрата двигательных нейронов спинного мозга и ствола, возникающая отчасти вследствие неспецифической периферической нейропатии в результате заболеваний сосудов и/или недостаточности питания. Согласно данным электромиографии, сокращение мышц у пациентов 70-80 лет характеризуются образованием гигантских потенциалов двигательной единицы.
Освободившиеся в результате гибели аксонов концевые пластинки захватываются коллатеральными ветвями аксонов сохранных двигательных концевых пластинок, что становится причиной формирования таких увеличенных потенциалов.
Сокращение мышечного волокна.
На данных изображениях продемонстрированы процессы, последовательно происходящие во время сокращения поперечно-исчерченного мышечного волокна.
Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 12.11.2018
Электронейромиография (ЭНМГ)
Что такое электронейромиография (ЭНМГ)?
ЭНМГ – это комплекс нейрофизиологических методов исследования, используемых в диагностике заболеваний периферической нервной системы: болезней двигательных нейронов, корешков, сплетений, периферических нервов, нервно-мышечных синапсов и мышц.
ЭНМГ включает в себя две основные методики: стимуляционную электронейромиографию (ЭНМГ) и игольчатую электромиографию (иЭМГ).
Для чего мне назначили это исследование?
Лечащий врач на основании клинических данных и истории болезни подозревает у Вас заболевание (см перечень выше), подтвердить или исключить которое позволит ЭНМГ/иЭМГ. Кроме того, исследование поможет определить характер и распространенность патологического процесса, оценить его активность и динамику, скорректировать лечение.
Что представляет собой метод стимуляционной электронейромиографии?
Стимуляционная ЭНМГ – неинвазивный метод с использованием накожных поверхностных электродов, позволяющий оценить проводимость импульса по нервам в ответ на его стимуляцию электрическим током. Исследование сопровождается покалывающими ощущениями в месте действия тока, а также непроизвольным сокращением (подергиванием) исследуемой мышцы. ЭНМГ наиболее информативна при болезнях периферических нервов (моно- и полинейропатии) и нарушении нервно-мышечной передачи (декремент тест).
Как проходит обследование?
При проведении ЭНМГ Вас попросят раздеться (частично или полностью до белья), сесть или лечь на кушетку. Небольшой участок кожи в месте исследования будет обработан спиртом. При ЭНМГ на мышцу наложат поверхностные электроды (липучки на клейкой основе или чашечки, фиксируемые на коже лейкопластырем), после чего стимулирующим электродом будут наноситься электрические стимулы на различные области руки или ноги в проекции хода нерва. Сила тока тем сильнее, чем глубже располагается нерв. иЭМГ проводится без использования электрического тока, на небольшую глубину в расслабленную мышцу вводится игольчатый электрод, специалист просит вас расслабиться или напрячь мышцу, 3-4 раза меняется положение игольчатого электрода в мышце.
В некоторых случаях оба метода (ЭНМГ и иЭМГ) используются одномоментно: например, при травмах нервов, при радикуло- и плексопатиях, в сложных диагностических случаях и др.
Как долго проводится ЭНМГ?
Длительность обследования зависит от направительного диагноза и поставленных задач. В среднем исследование длится в течение 30 минут, но может в сложных случаях продолжаться и дольше.
ПРОТИВОПОКАЗАНИЙ К ПРОВЕДЕНИЮ ЭНМГ НЕТ.
Исключением является нарушение целостности кожных покровов (травма, инфекция) в месте наложения электродов. Кроме того, ЭНМГ не может проводиться в случае, если на конечность, которую необходимо обследовать, наложена повязка, гипс или лонгета.
В ФГБНУ НЦН на базе лаборатории клинической нейрофизиологии и центра заболеваний периферической нервной системы проводится весь комплекс электронейромиографических исследований любой сложности на оборудовании экспертного класса (миографы Dantec Keypoint, Нейрософт Нейро-МВП-4). Исследование проводят специалисты с большим опытом работы, что гарантирует Вам проведение обследования в полном объеме и грамотную интерпретацию данных. Нашим ЭНМГ-специалистам приходится сталкиваться с самыми сложными и редкими заболеваниями, высокий уровень подготовки позволяет решить поставленные задачи в большинстве случаев.
Оглавление
Электронейромиография (ЭНМГ) – современный метод инструментальной диагностики, позволяющий определить сократительную способность мышц и состояние нервной системы. Обследование дает возможность обнаружения не только функциональных и органических патологий нервной системы. Диагностика проводится и в урологической, хирургической, акушерской и офтальмологической практиках. Метод обладает большим количеством показаний.
Процедура электронейромиографии заключается в воздействии низкоинтенсивных электрических импульсов и фиксации ответной реакции специальным оборудованием.
Во время нее оцениваются такие важные показатели функциональности организма пациента, как:
В зависимости от подозреваемой патологии и ее симптомов назначается комплексное или локальное исследование.
Проводят такую диагностику, как:
Как правило, обследование проводится неоднократно. Сначала метод задействуют при диагностировании патологии, а затем с его помощью контролируют эффективность терапии.
Методика проведения диагностики
ЭНМГ верхних конечностей и других частей тела проводится с помощью специального оборудования. Оно регистрирует скорость прохождения нервного импульса к тканям. Во время проводимой стимуляции у пациента могут возникать неприятные ощущения, но не боль. Дискомфорт обусловлен раздражением нерва и дальнейшим сокращением мышцы. При игольчатой диагностике электроды вводятся непосредственно в мышцы. Пациент может испытать небольшую боль на подготовительном этапе и при извлечении электродов. Это также обусловлено воздействием на нервные окончания.
Процедура обычно занимает 30-60 минут. Пациент находится в специальном кресле сидя, полусидя или лежа. Участки кожи, которые будут соприкасаться с электродами, тщательно обрабатываются антисептиком. Затем на мышечную ткань накладываются электроды. Сначала мышцы пациента расслаблены, и диагностика проводится в этом состоянии. Затем пациента просят напрячь мышцы. Это позволяет зарегистрировать импульсы другого вида.
Все полученные результаты фиксируются в компьютере. При желании их можно записать на диск или распечатать на бумаге.
Результаты обследования выдаются сразу же. Расшифровкой занимается врач.
С какой целью проводится электронейромиография?
Нормальное функционирование всего организма человека возможно только при адекватной работе нервной системы. Именно она обеспечивает наши движения и реакции на внешние раздражители. Движения и рефлексы контролируются центральной нервной системой. Если в каком-то ее звене происходят нарушения, передача импульсов от нервных волокон к мышцам замедляется. Методика ЭНМГ как раз и позволяет определить возникшие нарушения.
Современная методика является одной из самых информативных. Если проводить диагностику на ранних стадиях развития патологического процесса, можно быстро провести терапию и избавить пациента от ряда опасных осложнений, которые могут стать причиной пареза или паралича конечностей, например.
В рамках исследования специалистам удается определить такие важные характеристики нарушений, как:
Также электронейромиография ног, рук и других частей тела дает возможность повышения уровня эффективности терапии.
Способы проведения исследования
Суть этого метода заключается в стимуляции отдельных нервов. Электроды при таком способе проведения исследования накладываются на поверхность кожи в местах, где проходят нервы. Скорость проведения нервного импульса фиксируется компьютерной техникой. При данном способе диагностики определяется и выраженность мышечного ответа.
Проводится стимуляционная электронейромиография при:
При таком способе исследования электроды вводятся непосредственно в мышцы.
Этот метод исследования актуален при:
Проводятся и смешанные исследования. Они подразумевают накладывание электродов на поверхность кожи и их внедрение непосредственно в мышцы.
Выбор в пользу подходящего способа проведения диагностики осуществляет врач. Зависит выбор от возраста пациента, его общего состояния, предполагаемого диагноза, наличия сопутствующих патологий и ряда других факторов.
Медицинские показания для проведения диагностики
Электронейромиография конечностей и других частей тела проводится при подозрении на:
Пройти такую диагностику, как электронейромиография (ЭНМГ), рекомендуется при:
Сделать электронейромиографию ваш врач может посоветовать и в других случаях. Не отказывайтесь от современной диагностики! Помните, что она может помочь поставить точный диагноз и максимально быстро приступить к лечению обнаруженной патологии.
В каких случаях диагностика противопоказана?
ЭНМГ конечностей и других частей тела не проводится при:
Здесь перечислены только абсолютные противопоказания. На самом деле, обследование не проводится и в ряде других случаев.
Обо всех противопоказаниях вам расскажет врач. Перед началом диагностики обратите внимание своего врача на перенесенные заболевания и те, которые выявлены у вас в настоящий момент. Перед ЭНМГ нижних конечностей и других частей тела сообщите о наличии кардиостимуляторов, протезов, хронических патологиях, психических и иных расстройствах. Это позволит специалисту принять правильное решение о целесообразности проведения диагностики в вашем случае.
Непосредственно перед диагностикой откажитесь от:
Как правильно объяснить полученные результаты исследования?
Важно! Расшифровать все показатели, полученные во время диагностики, и правильно оценить их может только опытный специалист, обладающий необходимыми навыками и результатами. При получении результатов врач обязательно сравнивает их с нормальными, а затем оценивает степень отклонений. После этого устанавливается предварительный диагноз.
Одним из преимуществ исследования является то, что его результатом является графическое изображение. Благодаря ему все изменения нервной и мышечной активности отображаются визуально. Это упрощает интерпретацию результатов обследования. При необходимости проводятся дополнительные обследования. Они позволяют уточнить поставленный диагноз. Также дополнительные обследования назначаются в ходе терапии, для ее корректировки с целью повышения эффективности.
Для получения точных результатов ЭНМГ необходимо:
Преимущества проведения процедуры в МЕДСИ
Чтобы записаться на диагностику и уточнить цену электронейромиографии, позвоните в МЕДСИ
Виды мышечных волокон. Иннервация скелетной мышцы. Нейромоторная( двигательная) единица. Нейротрофический контроль свойств скелетной мышцы.
Виды мышц:
-скелетные: произвольные, поперечно-полосатые
-сердечные: непроизвольные, поперечно-полосатые
-гладкие: непроизвольные, нет поперечной исчерченности
Типы мышечных волокон:
— медленные (красные) – много миоглобина ( связывает О2) и митохондрий; поддержание позы; утомление наступает очень медленно, быстро проходит.
— быстрые (окислительного типа) – много митохондрий; образует АТФ путём окислительного фосфорилирования; быстрые энергичные движения без заметного утомления.
— быстрые (гликолитического типа, «белые») – мало митохондрий, миоглобина нет; АТФ образуется за счёт гликолиза; быстрое и сильное сокращение, но сравнительно быстро утомляется.
— сокращение и расслабление происходят медленно; входят в состав наружных мышц глаза.
Иннервация скелетной мышцы:
Двигательное нервное волокно, подойдя к мышечному волокну, проникает под эндомизий и базальную пластинку и распадается на терминали, которые вместе с прилежащим специфическим участком миосимпласта образуют аксо-мышечный синапс или моторную бляшку. Под влиянием нервного импульса волна деполяризации с нервного окончания передается на плазмолемму миосимпласта, распространяется далее по Т-канальцам и в области триад передается на терминальные цистерны саркоплазматической сети, обуславливая выход ионов кальция и начало процесса сокращения мышечного волокна.
В состав нейромоторной единицы входят:
Виды нейромоторных единиц
По характеру возбуждения, возникающего в мышечных волокнах все нейромоторные единицы делятся на 2 группы.
Среди фазных нейромоторных единиц выделяют быстрые и медленные.
Медленные- обеспечивают в основном статическую работу, медленное, длительное сокращение мышц. Основной поставщик энергии окислительно-восстановительные процессы. Содержит миоглобин, который депонирует кислород. По цвету темные, красные мышцы.
Кроме двигательной иннервации присутствует вегетативная. Все скелетные мышцы получают импульсы из симпатической нервной системы, которая регулирует обменные процессы.
1.4. Физиология скелетных мышц.
Известно три вида мышц:
1) исчерченные (поперечно-полосатые) мышцы;
2) сердечная мышца;
3) неисчерченные (гладкие) мышцы.
Скелетные мышцы у человека занимают примерно 40-50% от массы тела. По разным данным, в нашем организме их насчитывается от 400 до 500. Это произвольные мышцы, т.е. они не могут сокращаться без «приказа» из ЦНС. Другими словами, они не обладают автоматизмом.
Значение скелетных мышц:
1) поддержание позы человека в пространстве;
2) перемещение тела в пространстве;
3) перемещение частей тела относительно друг друга;
4) обеспечение дыхательной функции;
5) выработка тепла;
6) помощь движению крови и лимфы;
7) участие в осуществлении половых функций;
8) механическая защита внутренних органов;
9) депонирование воды и соли;
10) участие в работе произвольных сфинктеров;
11) участие в осуществлении витальных рефлексов.
О значении скелетных мышц красиво сказал И.М.Сеченов: «Смеётся ли ребёнок при виде игрушки, улыбается ли Гарибальди, когда его гонят за излишнюю любовь к Родине, дрожит ли девушка при первой мысли о любви, создаёт ли Ньютон мировые законы и пишет их на бумаге – везде и всюду окончательным актом является мышечное движение».
Физиологически скелетные мышцы состоят из нейромоторных единиц (НМЕ).
Нейромоторная единица – это структура, состоящая из мотонейрона и комплекса мышечных волокон, который он иннервирует. Аксон мотонейрона, приносящий нервный импульс (потенциал действия), проникает через базальную мембрану и ветвится между ней и плазмолеммой симпласта, участвуя в образовании концевой пластинки (нервно-мышечного синапса). Нервный импульс запускает освобождение в синапсе химических веществ – медиаторов, которые вызывают возникновение потенциала концевой пластинки (локального ответа). Этот локальный ответ является раздражающим фактором для возникновения на плазмолемме симпласта потенциала действия. Каждое мышечное волокно иннервируется самостоятельно. Классификация нейромоторных единиц скелетных мышц представлена на рис.9.
Одновременно идёт ресинтез КФ в митохондриях.
Ёмкость фосфагенной системы мала. При её максимальной работе АТФ хватает на 5-6 секунд работы. Если сокращение мышц продолжается, то последовательно развёртываются гликолитическая и окислительная системы.
Работу гликолитической системы запускает АДФ. Анаэробно начинают расщепляться глюкоза и гликоген до лактата. При этом одна молекула глюкозы даёт энергию для синтеза двух молекул АТФ. Эта АТФ расходуется на работу мембранных насосов. Образование АТФ анаэробным путём происходит в 2-3 раза быстрее, чем аэробным. Ёмкость гликолитической системы в 25 раз больше, чем фосфагенной, но намного меньше, чем окислительной. Поэтому сокращение мышц при анаэробном гликолизе может быть интенсивным, но будет продолжаться 1-2 минуты, а затем с накоплением молочной кислоты наступает утомление.
При продолжающемся сокращении мышц через 2-3 минуты развёртывается окислительная система и ресинтез АТФ будет осуществляться в основном за счёт окислительного фосфорилирования. При этом одна молекула глюкозы даёт 36 молекул АТФ. Ёмкость окислительной системы в тысячи раз превышает ёмкость фосфагенной и гликолитической систем. Поэтому при хорошем кровоснабжении и достаточном поступлении кислорода мышцы работают несколько часов без утомления.
Если сокращение мышц длительное, но малоинтенсивное, а потребность мышц в кислороде при этом удовлетворяется полностью, то АТФ ресинтезируется системой окислительного фосфорилирования за счёт окисления жиров. Такая ситуация наблюдается у спортсменов-стайеров (бег на марафонские дистанции).
При интенсивном сокращении мышц (выполнение большой работы за короткое время) энергия для сокращения мышц выделяется за счёт окисления углеводов гликолитической системой. Такая ситуация наблюдается во время бега на короткие дистанции у спортсменов-спринтеров.
Сократительная способность скелетной мышцы характеризуется:
1) силой сокращения;
2) степенью и скоростью развития напряжения;
3) величиной и скоростью укорочения;
4) скоростью расслабления.
Зависимость силы сокращения изолированной мышцы от длины саркомера.
Сила сокращения изолированной мышцы при прочих равных условиях зависит от исходной длины мышцы. Небольшое растяжение мышцы приводит к увеличению силы сокращения из-за суммирования пассивного напряжения, обусловленного эластическими компонентами мышцы и активного сокращения. Максимальная сила развивается при длине саркомера равной от 2 до 2,2 мкм, т.к. именно при этой длине образуется наибольшее количество актомиозиновых мостиков, развивающих тянущее усилие. Увеличение длины саркомера ведёт к уменьшению силы сокращения, т.к. при этом уменьшается область взаимодействия актиновых и миозиновых нитей (рис.13).
Зависимость силы сокращения от скорости сокращения.
Сила сокращения мышцы увеличивается при уменьшении скорости сокращения (рис. 14). Из этой зависимости следует, что при большой скорости сокращения мышца обладает малой силой и может переместить небольшой груз, а при снижении скорости сокращения величина перемещаемого груза увеличивается.
Работа мышц определяется произведением её силы на расстояние перемещения груза:
где А – работа мышцы;
F – сила мышцы;
S – расстояние перемещения груза.
Коэффициент полезного действия. Хемомеханическая реакция в системе актомиозиновых мостиков и все последующие процессы при сокращении мышцы идут с потерей энергии в форме теплоты.
Коэффициент полезного действия (КПД) – это коэффициент, показывающий, какое количество от всей затраченной энергии используется для совершения механической работы. Следует заметить, что выделение тепла при этом не бесполезно, так как оно используется на обогрев тела, а мышцы при работе являются основными обогревателями организма.
Коэффициент полезного действия мышцы равен частному от деления внешней работы на всю затраченную для выполнения этой работы энергию, выраженному в процентах:
где А внешняя – внешняя работа мышцы;
А внутренняя – внутренняя работа мышцы (работа на преодоление сил трения, движения катион ов, анион ов в мышце);
А – общая работа;
Е – энергия работы;
Q – тепловой выход работы.
Отличие работы мышцы от работы технических машин.
Человек – это машина, работающая на химической энергии (не тепловой) и поэтому КПД человека выше, чем у машины (на 10-15%).
При работе мышцы человека не изнашиваются (как технические устройства), а тренируются.