Проприоцептивный АНАЛИЗАТОР

Двигательный (проприоцептивный) анализатор обеспечивает формирование так называе­мого «мышечного чувства» при изменении напряжения мышц, их оболочек, суставных сумок, связок, сухожилий. В мышечном чув­стве можно выделить три составляющих: чувство положения, когда человек может определить положение своих конечностей и их частей относительно друг друга; чувство движения, когда, изменяя угол сгибания в суставе, человек осознает скорость и направление движения; чувство силы, когда человек может оценить мышечную силу, нужную для движения или удерживания суставов в определенном положении при подъеме или перемещении груза. Наряду с кожным, зрительным, вестибулярным двигательный анализатор оценивает положение тела в пространстве, позу, участвует в координации мышечной де­ятельности.

Периферический отдел представлен проприорецепторами, расположенными в мышцах, связках, сухожилиях, суставных сумках, фасциях. К ним относятся мышечные веретена, тельца Гольджи, тельца Фатера—Пачини, свободные нервные окончания.

Мышечное веретенопредставляет собой скопление тонких коротких поперечнополосатых мышечных волокон, которые окружены соединительнотканной капсулой. Эти волокна получили название интрафузальных в отличие от обычных мышечных волокон, которые составляют основную массу мышц и называются экстрафузальными, или рабочими, волокнами. Интрафузальные волокна расположены параллельно экстрафузальным, поэтому возбуждаются при расслаблении (удлинении) скелетной мышцы.

Рассмотрим подробно миотатический рефлекс. В мышце есть три основных типа проприорецепторов:

1) первичные окончания веретён;

2) вторичные окончания веретён;

Рецепторы Гольджи.

Строение мышечного веретена. Мышечное веретено длиной 3 мм шириной 0,3 мм состоит из интрафузальных мышечных волокон, которые окружены толстой соединительнотканной капсулой, внутри которого находится жидкость, подобная лимфе. Два толстых волокна имеют по экватору скопление ядер (ядерная сумка), и волокна называются ядерно-сумчатыми. Четыре тонких волокна имеют по экватору ядра расположенные в один ряд (ядерная цепочка), а волокна получили название ядерно-цепочечных.

В разных скелетных мышцах число веретен на 1 г ткани варьирует от нескольких единиц до сотни.

На интрафузальных волокнах спирально расположены чувствительные окончания афферентных волокон группы Iа— Эти волокна называются первичными афферентами. Первичные окончания(около 15мкм) -миелинизированное чувствительное нервное волокно Ia (скорость проведения 70–120 м/с) формирует первичное, или аннулоспиральное окончание, (они представляют из себя рецепторную спираль). Эти окончания возбуждаются при расслаблении или удлинении мышцы, вызванной растяжением, и реагируют на скорость удлинения экстрафузальных волокон.

При механической деформации аннуло-спиральных окончаний (периферическое воздействие) рождается рецепторный потенциал, который далее преобразуется в потенциал действия и распространяется по толстым афферентным волокнам первой группы (Iа) к спинальным ганглиям. Далее волокна от спинального ганглия направляются к а-фазическим нейронам и от них к белым мышцам (быстрым нейромоторным единицам). Импульсация, идущая от веретен по афферентным волок­нам группы Iа в спинном мозге моносинаптически возбуждает мотонейроны своей мышцы и через тормозящий интернейронтор­мозит мотонейроны мышцы-антагониста (реципрокное торможение). Аннуло-спиральные терминали могут также возбуждаться (в ответ на их деформацию) при сокращении интрафузальных мышечных волокон под влиянием нервных импульсов от γ-нейронов (центральное воздействие).

К ядерно-цепочечным волокнам также подходятчувствительные окончания афферентных волокон группы II- (образовано 1–2 тонкими чувствительными нервными волокнами диаметром около 8мкм.) — так называемые вторичные окончания которые заканчиваются на нихгроздьюбляшек - это колечки, розетки, утолщения терминалей.

Они механически деформируются и возбуждаются под влиянием статической длины мышцы. Афферентные волокна группы II возбуждают мотонейроны мышц-сгибателей и тормозят мотонейроны мышц-разгибателей. Имеются, однако, данные, что афферентные волокна группы II, идущие от мышц-разгибателей, могут возбуждать мотонейроны своей мышцы. Потенциалы действия, пришедшие к атоническим нейронам по волокнам второй группы, далее направляются к красным мышцам (медленным нейромоторным единицам).

Гамма-регуляция мышечного тонуса. Степень сокращения (напряжения) мышцы зависит от частоты импульсов, приходящих к ней от а-мотонейронов. Частота разрядов а-мотонейронов в свою очередь регулируется импульсами от проприорецепторов этой же мышцы. Веретена имеют и эфферентную иннервацию: интрафузальные мышечные волокна иннервируются аксонами, идущими к ним от γ -мотонейронов. Эти так называемые γ -эфферентные волокна подразделяют на динамические и статические. Разряды γ-мотонейронов повышают чувствительность мышечных веретён, причем динами­ческие γ -эфференты преимущественно усиливают реакцию на скорость удлинения мышцы, а статические — на длину. Активация у-эфферентов и без растяжения мышцы сама по себе вызывает импульсацию афферентов веретен вследствие сокращения интрафузальных мышечных волокон. В результате получается, что при одинаковой длине мышцы увеличивается поток импульсов от рецепторов к а-мотонейронам, а от них - к мышце. Тем самым повышается мышечный тонус. Уровень возбуждения γ -системы тем выше, чем ин­тенсивнее возбуждены а-мотонейроны данной мышцы, т. е. чем больше сила ее сокращения. Сами γ -мотонейроны контролируются ретикулярной формацией ствола мозга, мозжечком и корой.

Благодаря сложному строению мышечные веретёна реагируют не только на периферические возбуждения (изменение длины мышцы), но и на изменения активных центральных механизмов - возбуждение γ -мотонейронов («γ -петля»).

Таким образом, веретена можно рассматривать как непосредственный источник информации о длине мышцы и ее изменениях, если только мышца не возбуждена. При активном состоянии мышцы необходимо учитывать влияние у-системы. Во время активных движений γ -мотонейроны поддерживают импульсацию веретен укорачивающейся мышцы, что дает возможность рецепторам реагировать на неравномерности движения как увеличением, так и уменьшением частоты импульсации и участвовать таким образом в коррекции движений.

Сухожильные рецепторы Гольджи (тельца Гольджи) находятся в сухожилиях. Это гроздьевидные чувствительные окончания, достигающие у человека 2—3 мм в длину и 1 — 1,5 мм в ширину. Тельца Гольджи, располагаясь в сухожилиях, включены относительно скелетной мышцы последовательно, поэтому они возбуждаются при ее сокращении вследствие натяжения сухожи­лия мышцы. Они имеют высокий порог возбуждения.Рецепторы Гольджи контролируют силу мышечного сокращения — напряжения. Идущие от этих рецепторов афферентные волокна относятся к группе Ib. На спиналь-ном уровне они через интернейроны вызывают торможение мотонейронов собственной мышцы и возбуждение мотонейронов мышцы-антагониста.Информация от мышечных рецепторов по восходящим путям спинного мозга поступает в высшие отделы ЦНС, включая кору большого мозга, и участвует в кинестезии.

Таким образом, состояние мышцы контролируется двумя типами рецепторов – мышечными веретенами, передающими информацию о длине мышцы и скорости изменения этой длины, и сухожильным рецептором, который сигнализирует о силе мышечного сокращения.

В отличие от мышечных веретён рецепторы Гольджи не имеют собственной эфферентной иннервации. Их импульсы направляются в спинной мозг к вставочным тормозным нейронам. Далее происходит переключение импульсов на а-мотонейроны, которые тормозятся, в результате чего мышца расслабляется. Это называется «аутогенным торможением». Все сухожильные рефлексы начинаются с рецепторов Гольджи.

Коленный рефлекс — это искусственный (сухожильный) рефлекс. Он наступает при растяжении мышечного веретена в ответ на удар молоточком. Коленный рефлекс в отличие от других рефлексов не может наступать с рецепторов Гольджи, так как для их раздражения нужна большая сила, а у мышечного веретена порог возбуждения низкий. От рецепторов возбуждение поступает в Ib,а оттуда на четырёхглавую мышцу бедра, и нога в коленном суставе выпрямляется.

Тельца Фатера—Почини представляют собой инкапсулированные нервные окончания, локализуются в глубоких слоях кожи, в сухожилиях и связках, реагируют на изменения давления, которое возникает при сокраще­нии мышц и натяжении сухожилий и связок.

Суставные рецепторы. Они изучены меньше, чем мышечные. Известно, что суставные рецепторы реагируют на положение сустава и на изменения суставного угла, участвуя таким образом в системе обратных связей от двигательного аппарата и в управлении им.

Рис.1. Рефлексы растяжения моносинаптический (I, от мышечных веретён, приводит к сокращению той же мышцы) и полисинаптический (II)

Моносинаптическая дуга. Ia–проприоцептивные нервные волокна, отходящие от мышечного веретена, входят в задний корешок спинного мозга и сразу направляются в передний рог, где и образуют синапсы с a‑мотонейронами, посылающими сигналы к мышце.

Полисинаптическая дуга дополнительно включает вставочный нейрон. На рис.1. - (II) представлена дуга тормозного рефлекса, возникающего при растяжении сухожильных рецепторов Гольджи.

Проводниковый отдел. Чувствительность кожи и ощущение движения обусловлены проведением в мозг сигналов от рецепторов по двум основным путям (трактам): леминисковому и спинно-таламическому, значительно различающимся по своим морфологическим и функциональным свойствам. Существует и третий путь — латеральный тракт Морина, близкий по ряду характеристик к леминисковой системе.

Леминисковый путьна всех уровнях состоит из относительно толстых и быстропроводящих миелинизированных нервных волоконПервые нейроны этого пути находятся в спинномозговом узле, их аксоны в составе задних столбов восходят к тонкому (ядро Голля) и клиновидному (ядро Бурдаха) ядрам продолговатого мозга, где сигналы передаются на вторые нейроны леминискового пути. Часть волокон, в основном несущих сигналы от суставных рецепторов, оканчивается на мотонейронах сегмен­тарного спинального уровня. Проприорецептивная чувствительность передается в спинном мозге также по дорсальному спинно-мозжечковому, спинно-цервикальномуи некоторым другим путям.

В продолговатом мозге в клиновидном ядре — вторые нейроны проприорецептивной чувствительности. Аксоны этих нейронов образуют медиальную петлю и после перекреста на уровне олив направляются в специфические ядра таламуса — вентробазальный ядерный комплекс. В этих ядрах концентрируются третьи нейроны леминискового пути. Их аксоны направляются в соматосенсорную зону коры большого мозга.

Спинно-таламический путь. Этот путь значительно отличается от лемнискового. Его первые нейроны также расположены в спинномозговом узле, откуда они посылают в спинной мозг медленнопроводящие немиелинизированные нервные волокна. Эти нейроны имеют большие рецептивные поля, иногда включающие значительную часть кожной поверхности. Вторые нейроны данного пути локализуются в сером веществе спинного мозга, а их аксоны в составе восходящего спинно-таламического пути направляются после перекреста на спинальном уровне в вентробазальный ядерный комплекс таламуса (дифференцированные проекции), а также в вентральные неспецифические ядра таламуса, внутреннее коленчатое тело, ядра ствола мозга и гипоталамус. Локализованные в этих ядрах третьи нейроны спинно-таламического пути лишь частично дают проекции в соматосенсорную зону коры. Спинно-таламический путь служит в большей мере для передачи температурной, болевой и тактильной чувствительности.