มอเตอร์หรือหน่วยมอเตอร์คือกลุ่มของเส้นใยที่ถูกกระตุ้นโดยเซลล์ประสาทสั่งการเพียงตัวเดียว จำนวนเส้นใยที่รวมอยู่ในหนึ่งหน่วยอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการทำงานของกล้ามเนื้อ ยิ่งมีการเคลื่อนไหวที่เล็กลงเท่าใด หน่วยของมอเตอร์ก็จะยิ่งเล็กลงและใช้แรงกระตุ้นน้อยลงเท่านั้น
หน่วยมอเตอร์: การจำแนกประเภท
มีประเด็นสำคัญในการศึกษาหัวข้อนี้ มีเกณฑ์ที่หน่วยมอเตอร์ใด ๆ สามารถกำหนดได้ สรีรวิทยาเป็นวิทยาศาสตร์แยกแยะเกณฑ์สองประการ:
- ความเร็วของการหดตัวเพื่อตอบสนองต่อแรงกระตุ้น
- ความเร็วเมื่อยล้า
ตามตัวชี้วัดเหล่านี้ สามารถแยกแยะหน่วยมอเตอร์สามประเภทได้
- ช้าไม่เหนื่อย เซลล์ประสาทสั่งการของพวกมันมี myoglobin จำนวนมาก ซึ่งสัมพันธ์กับออกซิเจนสูง กล้ามเนื้อที่มีเซลล์ประสาทสั่งการช้าจำนวนมากเรียกว่าสีแดงเนื่องจากมีสีเฉพาะ พวกเขาจำเป็นต้องรักษาท่าทางของบุคคลและรักษาสมดุล
- เร็วเมื่อยล้า กล้ามเนื้อดังกล่าวสามารถหดตัวได้เป็นจำนวนมากในระยะเวลาอันสั้นเส้นใยของพวกมันมีพลังงานจำนวนมาก ซึ่งสามารถรับโมเลกุล ATP ได้โดยใช้ออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชัน
- เร็วทนเมื่อยล้า เส้นใยเหล่านี้มีไมโตคอนเดรียเพียงเล็กน้อย และ ATP เกิดขึ้นเนื่องจากการแตกตัวของโมเลกุลกลูโคส กล้ามเนื้อเหล่านี้เรียกว่าสีขาวเพราะขาดไมโอโกลบิน
หน่วยของประเภทแรก
มอเตอร์ชนิดแรกหรือแบบช้าๆ ไม่รู้จักเหนื่อย มักพบในกล้ามเนื้อมัดใหญ่ motoneurons ดังกล่าวมีเกณฑ์การกระตุ้นต่ำและความเร็วของแรงกระตุ้นเส้นประสาท กระบวนการส่วนกลางของเซลล์ประสาทจะแตกแขนงในส่วนปลายของมันและทำให้เส้นใยกลุ่มเล็กๆ ความถี่ของการคายประจุไปยังยูนิตมอเตอร์ที่ช้าคือตั้งแต่หกถึงสิบแรงกระตุ้นต่อวินาที เซลล์ประสาทสั่งการสามารถรักษาจังหวะนี้ได้หลายสิบนาที
ความแรงและความเร็วของการหดตัวของมอเตอร์ยูนิตประเภทแรกนั้นน้อยกว่ายูนิตมอเตอร์ประเภทอื่นหนึ่งเท่าครึ่ง เหตุผลก็คืออัตราการก่อตัวของ ATP ที่ต่ำและการปลดปล่อยแคลเซียมไอออนไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกอย่างช้าๆ เพื่อจับกับโทรโปนิน
หน่วยประเภทที่สอง
มอเตอร์ประเภทนี้มีเซลล์ประสาทสั่งการขนาดใหญ่ที่มีซอนหนาและยาวซึ่งกักเก็บเส้นใยกล้ามเนื้อมัดใหญ่ไว้ เซลล์ประสาทเหล่านี้มีระดับการกระตุ้นสูงสุดและมีความเร็วของแรงกระตุ้นเส้นประสาทสูงสุด
ที่แรงดันไฟสูงสุดกล้ามเนื้อ ความถี่ของแรงกระตุ้นเส้นประสาทสามารถเข้าถึงห้าสิบต่อวินาที แต่เซลล์ประสาทสั่งการไม่สามารถรักษาความเร็วของการนำไฟฟ้าได้เป็นเวลานาน ดังนั้นจึงเหนื่อยอย่างรวดเร็ว ความแข็งแรงและความเร็วของการหดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อประเภทที่สองนั้นสูงกว่าเส้นใยก่อนหน้าเนื่องจากจำนวน myofibrils ในนั้นมากกว่า ไฟเบอร์ประกอบด้วยเอ็นไซม์หลายชนิดที่สลายกลูโคส แต่มีไมโตคอนเดรีย โปรตีนไมโอโกลบิน และหลอดเลือดน้อยลง
ประเภทที่สาม
มอเตอร์ประเภทที่สามหมายถึงเส้นใยกล้ามเนื้อที่เร็ว แต่ทนต่อความล้า ตามลักษณะของมัน ควรใช้ค่ากลางระหว่างหน่วยมอเตอร์ประเภทที่หนึ่งกับหน่วยที่สอง เส้นใยกล้ามเนื้อของกล้ามเนื้อดังกล่าวมีความแข็งแรง รวดเร็ว และแข็งแกร่ง พวกเขาใช้ทั้งแอโรบิกและแอนแอโรบิกเพื่อดึงพลังงานออกมา
อัตราส่วนของเส้นใยที่เร็วและช้านั้นถูกกำหนดโดยพันธุกรรมและอาจแตกต่างกันไปในแต่ละบุคคล นั่นคือเหตุผลที่บางคนวิ่งทางไกลเก่ง บางคนเอาชนะการวิ่งร้อยเมตรได้อย่างง่ายดาย และบางคนก็เหมาะกับการยกน้ำหนักมากกว่า
การยืดกล้ามเนื้อและเซลล์ประสาทสั่งการ
เมื่อยืดกล้ามเนื้อ เส้นใยที่ช้าจะตอบสนองเป็นอย่างแรก เซลล์ประสาทของพวกมันยิงได้ถึงสิบพัลส์ต่อวินาที หากกล้ามเนื้อยังคงยืดออก ความถี่ของแรงกระตุ้นที่สร้างขึ้นจะเพิ่มขึ้นเป็นห้าสิบ สิ่งนี้จะนำไปสู่การหดตัวของหน่วยมอเตอร์ประเภทที่สามและเพิ่มความแข็งแรงของกล้ามเนื้อเป็นสิบเท่า ที่การยืดเพิ่มเติมจะเชื่อมต่อเส้นใยมอเตอร์ประเภทที่สอง สิ่งนี้จะเพิ่มความแข็งแรงของกล้ามเนื้ออีกสี่ถึงห้าเท่า
หน่วยกล้ามเนื้อสั่งการถูกควบคุมโดยเซลล์ประสาทสั่งการ ชุดของเซลล์ประสาทที่ประกอบเป็นกล้ามเนื้อหนึ่งตัวเรียกว่าเซลล์ประสาทสั่งการ (motor neuron pool) กลุ่มหนึ่งสามารถมีเซลล์ประสาทจากการสำแดงเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณที่แตกต่างกันของหน่วยมอเตอร์ได้พร้อมกัน ด้วยเหตุนี้ ส่วนต่างๆ ของเส้นใยกล้ามเนื้อจะไม่ทำงานพร้อมกัน แต่เมื่อความตึงเครียดและความเร็วของแรงกระตุ้นเส้นประสาทเพิ่มขึ้น
หลักการของขนาด
หน่วยมอเตอร์ของกล้ามเนื้อ (ขึ้นอยู่กับประเภทของกล้ามเนื้อ) จะหดตัวก็ต่อเมื่อถึงเกณฑ์ที่กำหนดเท่านั้น ลำดับการกระตุ้นของหน่วยมอเตอร์เป็นแบบแผน: ประการแรก เซลล์ประสาทสั่งการขนาดเล็กหดตัว จากนั้นแรงกระตุ้นของเส้นประสาทจะค่อยๆ ไปถึงเซลล์ประสาทขนาดใหญ่ รูปแบบนี้สังเกตเห็นได้ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 โดย Edwood Henneman เขาเรียกมันว่า “หลักการของขนาด”
Brown and Bronk ครึ่งศตวรรษก่อนเผยแพร่ผลงานเกี่ยวกับการศึกษาหลักการทำงานของหน่วยกล้ามเนื้อประเภทต่างๆ พวกเขาแนะนำว่ามีสองวิธีในการควบคุมการหดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อ อย่างแรกคือการเพิ่มความถี่ของแรงกระตุ้นเส้นประสาท และอย่างที่สองคือเกี่ยวข้องกับเซลล์ประสาทสั่งการให้มากที่สุดเท่าที่จะมากได้ในกระบวนการ