Muskelspindler er sanseorganer som tilhører proprioceptorgruppen og oppdager tilstanden til strekk og endring i skjelettmuskulaturen og leverer de genererte signalene til hurtige afferente Ia-nervefibre. Muskelspindler har også kraftige nerveforbindelser som styrer følsomheten. Via gammaspindelsløyfen tjener muskelspindler også til å kontrollere muskellengden og tilhørende muskler sammentrekninger.
Hva er en muskelspindel?
Muskelspindler, i sin egenskap av sensorer for tilstanden til skjelettmuskulaturen, tilhører gruppen av proprioceptorer, ved hjelp av hvilket et posisjonsbilde av posisjonen til individuelle lemmer og kroppen er opprettet i den tilsvarende hjerne sentre. Samtidig brukes posisjonsbildet og muskelspindlene til kontroll av bevisste og ubevisste bevegelser - inkludert kontroll av muskler refleks. Muskelspindler har proporsjonale og differensielle egenskaper som sensorer. Dette betyr at de oppdager både statiske strekningstilstander for individuelle muskler og den dynamiske endringshastigheten til strekningen og overfører dem via afferente Ia-nervefibre, som har den høyeste ledningshastigheten i menneskekroppen. Frekvensen distribusjon av muskelspindler i individuelle skjelettmuskler gir et mål på fin- eller grovmotorisk kontrollfunksjon i muskelen. For eksempel quadriceps (Musculus quadriceps femoris), som er en bein ekstensor festet til fronten av lår, har 500 til 1,000 muskelspindler. De er innebygd mellom muskelfibrene i skjelettmuskulaturen, parallelt med retning av muskelfibrene, og når en lengde på 1 til 3 millimeter.
Anatomi og struktur
Kjernen til muskelspindlene er dannet av en bunt på fem til ti strierte intrafusale muskelfibre og er innkapslet i en bindevev slire. Intrafusal muskelfibre finnes utelukkende i muskelspindler. Deres særegne trekk er at de er kontraktile, dvs. aktive, i hver sin ende, mens midseksjonen er utvidbar og tilpasser seg passivt til skjelettmuskulaturen. Den passive midtdelen av muskelspindlene består av kjernesekkfibre og kjernekjedefibre. Når muskelen trekker seg sammen, forkortes også muskelspindelen. Kjernesekkfibrene buler litt ut, og får den sentrale delen av muskelspindelen til å tykne. For å fange opp endringsdynamikken, blir kjerne-sekk-fibrene pakket utelukkende av hurtigledende afferente Ia-nervefibre, som reagerer på enhver endring i tykkelse. Kjernekjedefibrene, som oppdager den mer statiske strekningstilstanden til muskelen, er også forbundet med Ia nervefibre, men er i tillegg koblet til klasse II afferente fibre som sekundær innervering. Klasse II-fibre har lavere følsomhet og leder impulser saktere enn Ia-fibre. De to kontraktile terminalene til de intrafusale muskelfibrene er koblet til efferente gammaneuroner, gjennom hvilke følsomheten til muskelspindlene og målet for muskelsammentrekning styres.
Funksjon og oppgaver
Muskelspindler utfører samtidig flere oppgaver og funksjoner for å koordinere grov- og finmotoriske bevegelser, etablere og opprettholde statiske stillinger og beskytte individuelle skjelettmuskler mot overbelastning. Muskelspindler er dermed en del av et komplekst kontroll- og reguleringssystem. Koordinert bevegelse krever at spesifikke muskler hver antar en forhåndsbestemt statisk strekningstilstand eller følger en forhåndsbestemt dynamisk endring i strekktilstand. Motorsentrene i hjerne kan utføre disse oppgavene fordi muskelspindlene samtidig utfører den sensorens passive funksjon og den aktive rollen som et mål for muskelen. Via de kontraktile terminalene til de intrafusale muskelfibrene, kan muskelspindlene følge og tilpasse seg den respektive strekningstilstanden til musklene eller generere settpunktet for muskelen. Lengden på muskelen endres ved passende sammentrekningskommandoer på en slik måte at et 0-potensial opprettes i forhold til muskelspindelen. I dette tilfellet tilpasser muskelen seg til muskelspindelen og ikke omvendt. For å oppfylle deres beskyttende funksjon mot overbelastning av musklene, tar muskelspindler kontrollen over ufrivillig strekk refleksSå snart en muskels strekningstilstand overstiger en viss terskelverdi, som blir oppdaget av muskelspindlene, utløser dette et ufrivillig sammentrekkssignal til den aktuelle muskelen, som også styres av muskelspindlene. Et typisk eksempel på en slik sammentrekningsrefleks er patellar senrefleks. Et kort slag med reflekshammeren på patellar senen under kneskål signaliserer kort overbelastning av quadriceps, som fører til sammentrekningsrefleksen som den nedre bein utfører en ufrivillig rykning i retning av benforlengelse.
Sykdommer
Uavhengige morfologiske sykdommer som eksplisitt påvirker muskelspindler er ikke kjent. Dette skyldes sannsynligvis at muskelspindler er spesialiserte muskelfibre som har en tendens til å følge sykdommer i musklene de er innebygd i. Først og fremst er muskelatrofi forårsaket av underbruk av musklene. Den tilsvarende muskelen trekker seg tilbake som et resultat av underbruk, og parallelt trekker også muskelspindlene seg tilbake. Muskelatrofi er ofte forårsaket av nervesykdommer eller ved skade på de tilsvarende motorneuronene, hvorfra muskelen ikke lenger kan motta impulser. Et eksempel på neurogenisk indusert muskelatrofi er amyotrofisk lateral sklerose (ALS). Dette er en ikke-herdbar degenerativ sykdom i motoren nervesystemet. En annen sjelden sykdom er spinal muskelatrofi, som er forårsaket av et gradvis progressivt tap av motor nerver i det fremre hornet på ryggmarg. En rekke sykdommer som resulterer i endringer i motorendeplatene i muskelfibrene i muskelen, er også på grunn av nevrologiske lidelser og sykdommer. Det er en tverrbinding mellom å bekjempe Alzheimers sykdom og funksjon av muskelspindler. En gruppe forskere i Berlin har funnet ut at enzymet beta-sekretase, som får skylden for de skadelige proteininnskuddene i Alzheimers, er tilsynelatende viktig for den funksjonelle effektiviteten til muskelspindler, så undertrykkelse av enzymet hos Alzheimers pasienter kan også forventes å forårsake samordning forstyrrelser i bevegelse.
