Lihaskarat ovat aistielimiä, jotka kuuluvat proprioseptoriryhmään ja havaitsevat luuston lihasten venytystilan ja muutoksen ja välittävät syntyvät signaalit nopeasti afferentteihin Ia-hermokuituihin. Lihaksilla on myös efferenttisiä hermoyhteyksiä, jotka säätelevät niiden herkkyyttä. Gammakarasilmukan kautta lihakset toimivat myös lihaksen ja siihen liittyvän lihaksen hallitsemiseksi supistukset.
Mikä on lihaskara?
Lihaskarat luurankolihasten venytystilan tunnistimina kuuluvat proprioretseptorien ryhmään, joiden avulla syntyy sijaintikuva yksittäisten raajojen ja kehon sijainnista vastaavissa aivot keskuksissa. Samanaikaisesti sijaintikuvaa ja lihaksia käytetään tietoisten ja tajuttomien liikkeiden hallintaan - mukaan lukien lihasten hallinta refleksi. Lihaskarilla on suhteelliset ja differentiaaliset ominaisuudet antureina. Tämä tarkoittaa, että ne havaitsevat sekä yksittäisten lihasten staattiset venytystilat että venytyksensä dynaamisen muutosnopeuden ja välittävät ne afferenttien Ia-hermokuitujen kautta, joilla on suurin johtavuusnopeus ihmiskehossa. Taajuus jakelu yksittäisten luurankolihasten lihaskarojen mitta antaa lihaksen hieno- tai bruttomotorisen ohjauskyvyn. Esimerkiksi nelikorva (Musculus quadriceps femoris), joka on a jalka jatke kiinnitettynä reisi, on 500-1,000 lihaskaraa. Ne on upotettu luurankolihasten lihaskuitujen väliin, lihassyiden suuntauksen suuntaisesti, ja niiden pituus on 1-3 millimetriä.
Anatomia ja rakenne
Lihaskarojen ydin muodostuu viidestä kymmeneen juovittuneesta intrafusaalisesta lihakuidusta koostuvalla nipulla, ja ne on suljettu sidekudos tuppi. Intrafusal-lihassyitä löytyy yksinomaan lihaksista. Niiden erottuva piirre on, että ne ovat supistuvia eli aktiivisia kummassakin päässä, kun taas niiden keskiosa on laajennettavissa ja sopeutuu passiivisesti luurankolihaksen venytystilaan. Lihaskarojen passiivinen keskiosa koostuu ytimen pussikuiduista ja ytimen ketjuista. Kun lihas supistuu, myös lihaksen kara lyhenee. Ytimen pussin kuidut pullistuvat hieman aiheuttaen lihaksen keskiosan sakeutumisen. Muutoksen dynamiikan vangitsemiseksi ydinpussi kuidut kääritään yksinomaan nopeasti johtavilla afferenteilla Ia-hermokuiduilla, jotka vastaavat kaikkiin paksuuden muutoksiin. Ydinketjukuidut, jotka havaitsevat lihaksen staattisemman venytystilan, ovat myös yhteydessä Ia-hermokuituihin, mutta ne on lisäksi liitetty luokan II afferenttikuituihin sekundäärisenä innervaationa. Luokan II kuiduilla on alempi herkkyys ja ne johtavat impulsseja hitaammin kuin la-kuidut. Intrafusaalisten lihassyiden kaksi supistusliitintä on kytketty efferentteihin gamma-hermosoluihin, joiden kautta lihaskarojen herkkyyttä ja lihasten supistumiskohtaa ohjataan.
Toiminto ja tehtävät
Lihaskarat suorittavat samanaikaisesti useita tehtäviä, jotta voidaan koordinoida karkeita ja pieniä motorisia liikkeitä, luoda ja ylläpitää staattisia asennoja ja suojata yksittäisiä luurankolihaksia ojennuksilta. Lihaskarat ovat siis osa monimutkaista ohjaus- ja säätöjärjestelmää. Koordinoidut liikkeet edellyttävät, että tietyt lihakset ottavat ennalta määrätyn staattisen venytystilan tai seuraavat ennalta määritettyä dynaamista muutosta venytystilassa. Moottorin keskukset aivot voi suorittaa nämä tehtävät, koska lihaskarat suorittavat samanaikaisesti anturin passiivisen toiminnan ja kohteen aktiivisen roolin lihakselle. Sisäisten lihassyiden supistuvien päätteiden kautta lihaskarat voivat seurata lihasten venytystilaa ja sopeutua siihen tai luoda lihakselle asetuspisteen. Lihaksen pituutta muutetaan sopivilla supistuskomennoilla siten, että syntyy 0-potentiaali lihaksen karaan nähden. Tällöin lihas sopeutuu lihaksen karaan eikä päinvastoin. Täyttääkseen suojatoiminnon lihasten ylikuormitusta vastaan, lihaskarat ottavat halun tahattoman venytyksen hallinnan refleksiHeti kun lihaksen venytystila ylittää tietyn kynnysarvon, jonka lihakset havaitsevat, tämä laukaisee tahattoman supistumissignaalin kyseiselle lihakselle, jota myös lihakset hallitsevat. Tyypillinen esimerkki tällaisesta supistumisrefleksistä on polvilumpion jänteen refleksi. Lyhyt isku refleksivasaralla polvilumpion jänteessä polvilumpio antaa hetken signaalia nelikorva, joka johtaa supistumisrefleksiin alempana jalka suorittaa tahatonta nykäystä suuntaan jalan jatke.
Sairaudet
Itsenäisiä morfologisia sairauksia, jotka vaikuttavat nimenomaisesti lihaskaroihin, ei tunneta. Tämä johtuu todennäköisesti siitä, että lihaskarat ovat erikoistuneita lihaskuituja, joilla on taipumus seurata niiden lihasten sairauksia, joihin ne ovat upotettu. Ensinnäkin lihasten atrofiat johtuvat lihasten alikäytöstä. Vastaava lihas taantuu alikäytön seurauksena ja samanaikaisesti myös lihakset regressioivat. Lihasatrofia johtuu usein hermosairauksista tai vastaavien motoristen hermosolujen vammoista, joista lihas ei voi enää vastaanottaa impulsseja. Esimerkki neurogeenisesti indusoidusta lihasten surkastumisesta on amyotrofinen lateraaliskleroosi (ALS). Tämä on parantumaton moottorin rappeuttava sairaus hermosto. Toinen harvinainen sairaus on selkärangan lihasten surkastuminen, jonka aiheuttaa moottorin vähitellen etenevä menetys hermot etuosan sarvessa selkäydin. Useat sairaudet, jotka johtavat muutoksiin moottorin päätylevyissä lihaksen karan sisäisissä lihassyissä, johtuvat myös neurologisista häiriöistä ja sairauksista. Torjunnan välillä on ristisidos Alzheimerin sairaus ja lihaskarojen toiminta. Berliinin tutkijaryhmä on havainnut, että beetasekretaasientsyymi, jota syytetään haitallisista proteiinikerroksista Alzheimerin, on ilmeisesti tärkeä lihaskarojen toiminnallisen tehokkuuden kannalta, joten entsyymin estämisen odotetaan aiheuttavan myös Alzheimerin potilailla koordinointi häiriöt liikkeessä.
