I fusi muscolari sono organi sensoriali che appartengono al gruppo dei propriocettori che riconoscono lo stato di allungamento e il cambiamento nell'estensione del muscolo scheletrico e forniscono i segnali generati alle fibre nervose Ia veloci, afferenti. I fusi muscolari hanno anche connessioni nervose efferenti che controllano la loro sensibilità. Attraverso l'anello del mandrino gamma, i fusi muscolari servono anche a controllare la lunghezza del muscolo e le contrazioni muscolari associate.

Cos'è un fuso muscolare?

I fusi muscolari, nella loro qualità di sensori per lo stato di tensione dei muscoli scheletrici, appartengono al gruppo dei propriocettori, con l'aiuto del quale viene creato un quadro posizionale della posizione dei singoli arti e del corpo nei corrispondenti centri cerebrali.

Allo stesso tempo, l'immagine della situazione e i fusi muscolari vengono utilizzati per controllare i movimenti consci e inconsci, anche per il controllo dei riflessi muscolari. I mandrini muscolari hanno proprietà proporzionali e differenziali come sensori. Ciò significa che catturano sia gli stati di tensione statica dei singoli muscoli, sia il tasso dinamico di cambiamento del loro allungamento e li trasmettono attraverso le fibre nervose afferenti Ia, che hanno la più alta velocità di conduzione nel corpo umano.

La distribuzione della frequenza dei fusi muscolari nei singoli muscoli scheletrici fornisce una misura delle opzioni di controllo motorio fine o grossolano del muscolo. Ad esempio, il quadricipite (muscolo quadricipite femorale), che funge da estensore della gamba nella parte anteriore della coscia, ha da 500 a 1.000 fusi muscolari. Sono incorporati tra le fibre muscolari dei muscoli scheletrici, parallelamente all'allineamento delle fibre muscolari e raggiungono una lunghezza da 1 a 3 millimetri.

Anatomia e costruzione

Il nucleo dei fusi muscolari forma un fascio di fibre muscolari intrafusali striate da cinque a dieci e sono coperte da un involucro del tessuto connettivo. Le fibre muscolari intrafusali si trovano solo nei fusi muscolari.

La loro particolarità è che sono ciascuno alle loro estremità contrattili, così attivi, mentre la parte centrale è estensibile e si adatta passivamente allo stato di tensione del muscolo scheletrico. La parte centrale passiva dei fusi muscolari è costituita da fibre a sacco e fibre a catena. Con una contrazione del muscolo anche il fuso muscolare si accorcia. Le fibre del sacco centrale si gonfiano leggermente in modo che la parte centrale del fuso muscolare si ispessisca. Le fibre del sacco centrale sono avvolte per rilevare la dinamica del cambiamento esclusivamente da fibre nervose Ia a conduzione rapida, afferenti che rispondono a qualsiasi cambiamento di spessore.

Le fibre della catena nucleare, che rilevano lo stato di tensione più statica del muscolo, sono anche associate alle fibre nervose Ia, ma anche come innervazione secondaria con le fibre afferenti di classe II. Le fibre di classe II hanno una sensibilità inferiore e conducono gli impulsi più lentamente delle fibre Ia, Le due porzioni terminali contrattili delle fibre muscolari intrafusali sono collegate a neuroni gamma efferenti, che controllano la sensibilità dei fusi muscolari e l'obiettivo della contrazione muscolare.

Funzione e compiti

I mandrini muscolari svolgono simultaneamente più compiti e funzioni per coordinare movimenti motori grossolani e fini, stabilire e mantenere una postura statica e proteggere i singoli muscoli scheletrici dall'allungamento eccessivo. I fusi muscolari fanno quindi parte di un complesso sistema di controllo.

Il movimento coordinato richiede che determinati muscoli assumano ciascuno un determinato stato di deformazione statica o seguano un dato cambiamento dinamico nello stato di deformazione. I centri motori del cervello possono svolgere questi compiti perché i fusi muscolari percepiscono simultaneamente la funzione passiva di un sensore e il ruolo attivo di un bersaglio per il muscolo. Tramite le estremità contrattili delle fibre muscolari intrafusali, i fusi muscolari possono seguire il rispettivo stato di tensione dei muscoli ed essere adattati oppure produrre anche le specifiche target per il muscolo. La lunghezza del muscolo viene modificata mediante opportuni comandi di contrazione in modo che l'opposto del fuso muscolare crei un potenziale 0.

Il muscolo in questo caso si adatta al fuso muscolare e non viceversa. Al fine di adempiere alla loro funzione protettiva contro l'allungamento muscolare eccessivo, i fusi muscolari assumono il controllo dei riflessi di stiramento involontari. Non appena lo stato di tensione di un muscolo supera una certa soglia, che viene rilevata dai mandrini muscolari, questo innesca un segnale di contrazione involontaria per il muscolo interessato, che è anche controllato dai mandrini muscolari.

Un tipico esempio di tale riflesso di contrazione è il riflesso del tendine rotuleo. Un breve colpo con il martello riflesso sul tendine rotuleo sotto la rotula segnala brevemente una tensione eccessiva dei quadricipiti, che porta a un riflesso di contrazione, in quanto la parte inferiore della gamba provoca una contrazione involontaria nella direzione dell'estensione della gamba.

malattie

Non sono note malattie morfologiche indipendenti che riguardano esplicitamente i fusi muscolari. Ciò è probabilmente dovuto al fatto che i fusi muscolari sono fibre muscolari specializzate che hanno maggiori probabilità di seguire le malattie dei muscoli in cui sono incorporate. Innanzitutto, vengono citate le atrofie muscolari causate da un sottoutilizzo dei muscoli.

Il muscolo corrispondente è formato dallo stress ridotto e, in parallelo, dai fusi muscolari. L'atrofia muscolare è spesso dovuta a disturbi nervosi o lesioni ai corrispondenti motoneuroni, dai quali il muscolo non può più ricevere impulsi. Un esempio di atrofia muscolare indotta neurogenicamente è la sclerosi laterale amiotrofica (SLA). È una malattia degenerativa incurabile del sistema nervoso motorio. Un'altra malattia rara è l'atrofia muscolare spinale, che è causata da una graduale erosione progressiva dei nervi motori nel corno anteriore del midollo spinale.

Un certo numero di malattie che portano a cambiamenti nelle placche motrici nelle fibre muscolari intrafusali dei fusi muscolari derivano anche da disturbi e malattie neurologiche. Esiste un legame incrociato tra la lotta contro il morbo di Alzheimer e il funzionamento dei fusi muscolari.

Un gruppo di ricerca a Berlino ha scoperto che l'enzima beta-secretasi, responsabile dei depositi proteici dannosi nell'Alzheimer, è ovviamente importante per il funzionamento dei fusi muscolari, quindi è probabile che anche la soppressione dell'enzima nei pazienti con Alzheimer causi disturbi di coordinazione nel corso del movimento avrebbe fatto.

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