Wenn sich ein Muskel bewegt, ist es wichtig, dass das Gehirn diese Bewegung verfolgt. Es ist auch wichtig, den Zustand eines Muskels jederzeit zu verfolgen, um die Position und den Ort des Gelenks zu bestimmen, an dem es arbeitet. Muskelspindeln liefern diese Information an das zentrale Nervensystem.
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Form und Funktion
Muskelspindeln sind spezialisierte Sinnesorgane. Jede Muskelspindel ist ein Rückkopplungsmechanismus, der die Muskellänge und jegliche Veränderungen der Muskellänge erfasst, indem sie die Anzahl der elektrischen Signale erhöht, die generiert werden, wenn die sensorischen Nervenendigungen stimuliert werden. Jede Spindel besteht aus einer winzigen Kollagenkapsel, die sich an beiden Enden verjüngt. Es enthält viele spezialisierte Muskelfasern, die als intrafusale Fasern bezeichnet werden. Sie sind parallel zu den Hauptmuskelfasern innerhalb des Skelettmuskelgewebes, die tatsächlich eine Bewegung zu dem Muskel bereitstellen. Diese sind extrafusale Fasern und werden von Alpha-Motoneuronen zur Bewegung angeregt.
Kontraktile Proteine
An jedem Ende der Fasern befinden sich kontraktile Proteine, die von Nervenenden kontrolliert werden, die als gamma-motorische Neuronen bezeichnet werden. Diese Neuronen sind verantwortlich für die Aufrechterhaltung der Empfindlichkeit und Spannung der Muskelspindel, unabhängig von ihrer Länge. Wenn extrafusale Muskelfasern einen Impuls erhalten, sich vom zentralen Nervensystem zu bewegen, wird derselbe Impuls durch die Gammamotorneuronen zur Muskelspindel gesendet. Dieser Impuls bewirkt, dass die kontraktilen Proteine innerhalb der Muskelspindel die Länge der intrafusalen Fasern nachregulieren. Dies strafft oder lockert die Spannung in der Mitte jeder Faser.
Annulospirale Nervenendigungen
Der zentrale Bereich jeder intrafusalen Faser hat keine kontraktilen Proteine. Stattdessen gibt es sensorische Nervenendigungen, die als annulospirale Enden bezeichnet werden. Sie werden so genannt, weil jedes Nervenende um das Zentrum der intrafusalen Faser spiralförmig verläuft. Wenn die Spannung an jeder intrafusalen Faser zunimmt oder abnimmt, erkennen und übertragen die Nervenendigungen diese Veränderungen an das zentrale Nervensystem.
Primäre Nervenendigung
Die primäre annulospirale Nervenendigung ist die größte und schnellste Feuerung im Körper. Dieses Nervenende erkennt eine Bewegung. Wenn sich der Muskel dehnt, feuert das Nervenende in schneller Folge ab. Wenn der Muskel aufhört sich zu bewegen, passt sich das Nervenende der Veränderung an und hört auf zu schießen.
Sekundärnervende
Das sekundäre annuospirale Nervenende ist an der intrafusalen Faser befestigt und detektiert die Position. Dieses Nervenende wird auch ausgelöst, wenn sich der Muskel bewegt. Wenn der Muskel jedoch aufhört sich zu bewegen, feuert der Nerv weiterhin mit einer bestimmten Rate, die eine konstante Rückmeldung liefert.
Kommunikation zum zentralen Nervensystem
Alle Informationen von der Muskelspindel werden zum zentralen Nervensystem übertragen, um den Winkel und die Position eines Gelenks, die Geschwindigkeit der Bewegung und die Stärke der Spannung eines Muskels zu bestimmen eine ständige Ansicht der relativen Position eines Körperteils zu jeder Zeit.
