Điều hòa vận động: vai trò thoi cơ trong các vận động chủ động

Để điều hòa vận động một cách thích hợp không chỉ cần sự kích thích cơ vân đến từ các neuron vận động, mà còn cần sự phản hồi liên tục thông tin cảm giác từ cơ vân lên tủy sống, từ đó ngay lập tức điều chỉnh trạng thái của mỗi sợi cơ một cách phù hợp. Điều này phụ thuộc vào chiều dài và trương lực tức thời của cơ vân cũng như tốc độ thay đổi của chúng. Để thực hiện chức năng này, trên cơ vân có rất nhiều receptor được chia làm 2 loại: (1) suốt cơ được phân bố ở phần bụng cơ và gửi các thông tin về chiều dài hoặc mức độ thay đổi chiều dài của cơ lên tủy sống. (2) thụ cảm thể golgi được phân bố ở vùng gân cơ, dẫn truyền thông tin về trương lực hoặc mức độ thay đổi trương lực.

Hình. Các sợi cảm giác ngoại vi và tế bào thần kinh vận động phía trước kích hoạt cơ xương.

Các thông tin từ 2 loại receptor này hầu như được phân tích một cách không ý thức (dưới vỏ), dùng để điều hòa độ dài và trương lực cơ. Ngay cả khi như thế, chúng cũng truyền một lượng lớn thông tin không chỉ tới tủy sống mà còn tới tiểu não và ngay cả vỏ não, để mỗi cơ quan này lại góp phần điều hòa sự co cơ.

Để hiểu tầm quan trọng của hệ thống các neuron vận động gamma, chúng ta nên biết rằng 31% tổng số các sợi thần kinh vận động đến chi phối cơ là sợi gamma, nhiều hơn so với sợi Alpha. Bất cứ xung động thần kinh nào được truyền từ vỏ não hoặc các bộ phận khác của não xuống neuron vận động alpha cũng hầu như ngay lập tức kích thích các neuron gamma, hiệu ứng này được gọi là đồng vận (coactivation). Hiệu ứng này giúp sợi nội suốt và ngoại suốt co lại đồng thời với nhau.

Điều này có 2 tác dụng: thứ nhất, nó giữ phần nhận cảm của cơ không bị thay đổi trong suốt quá trình co cơ, từ đó giữ cho chức năng phản xạ của suốt cơ không bị ảnh hưởng bởi sự co cơ. Thứ 2, duy trì cho các động tác có một sự mềm mại (chức năng giảm xóc) dù cho cơ có thay đổi chiều dài. Nếu suốt cơ không co giãn trùng với sự co giãn của khối cơ thì phần nhận cảm của suốt lúc bị trùng, lúc bị căng quá và cơ không thể hoạt động tối ưu được.

Vùng não chi phối hoạt động của neuron vận động gamma

Các neuron vận động gamma được chi phối bởi cấu tạo lưới hoạt hóa của thân não, vùng này lại nhận các xung động đến từ tiểu não, nhân nền và vỏ não.

Hiện chưa có hiểu biết chính xác về cơ chế hoạt động của neuron gamma. Tuy nhiên, vì cấu tạo lưới hoạt hóa thường liên quan đến các cơ kháng trọng lực, và các cơ kháng trọng lực lại thường tập trung nhiều suốt cơ, từ đó có thể suy ra rằng các neuron gamma đóng vai trò quan trọng trong việc “giảm xóc”, điều hòa vận động các phần khác nhau của cơ thể trong khi đi hoặc chạy.

Chức năng của hệ thống suốt cơ trong duy trì tư thế ở các hoạt động tinh tế

Một trong những chức năng quan trọng nhất của hệ thống suốt cơ là duy trì tư thế của cơ thể khi thực hiện các động tác tỉ mỉ. Để thực hiện chức năng này, cấu tạo lưới hoạt hóa ở thân não gửi các tín hiệu kích thích thông qua thông qua các neuron gamma đến các sợi nội suốt, làm co 2 đầu sợi và kéo giãn vùng nhận cảm cảm giác (ở trung tâm sợi), từ đó tăng tần số các tín hiệu truyền đi. Tuy nhiên, nếu suốt cơ của các cơ ở cả 2 bên của 1 khớp được kích thích cùng lúc, thì ở cả 2 nhóm cơ đều sinh ra phản xạ căng cơ, các cơ co lại giúp cố định vị trí của khớp một cách bền vững. Bất cứ khi nào có một lực tác động có xu hướng di chuyển khớp ra khỏi vị trí của nó, thì các phản xạ căng cơ lại được kích hoạt cả 2 đầu khớp, giúp khớp cố định.

Bất cứ khi nào phải thực hiện một động tác yêu cầu độ chính xác và tỉ mỉ, sự kích thích thích hợp từ cấu tạo lưới thân não lên các suốt cơ sẽ giúp duy trì tư thế của các khớp quan trọng, giúp thực hiện các động tác chi tiết một cách khéo léo. (Ví dụ khi viết, khuỷu tay và vai của chúng ta thường cố định).