Мускулните вретена са сетивни органи, които принадлежат към проприорецепторната група и откриват състоянието на разтягане и промяна в разтягането на скелетните мускули и доставят генерираните сигнали към бързи аферентни Ia нервни влакна. Мускулните вретена също имат еферентни нервни връзки, които контролират тяхната чувствителност. Чрез гама шпиндела, мускулните шпиндели също служат за контрол на дължината на мускулите и свързаните с тях мускули контракции.
Какво е мускулно вретено?
Мускулните вретена в качеството си на сензори за състоянието на разтягане на скелетните мускули принадлежат към групата на проприорецепторите, с помощта на които се създава позиционна картина на положението на отделните крайници и тялото в съответния мозък центрове. В същото време позиционният образ и мускулните вретена се използват за контрол на съзнателни и несъзнателни движения - включително контрол на мускулите рефлекс. Мускулните вретена имат пропорционални и диференциални свойства като сензори. Това означава, че те откриват както статични състояния на разтягане на отделните мускули, така и динамичната скорост на промяна на тяхното разтягане и ги предават чрез аферентни Ia нервни влакна, които имат най-висока скорост на проводимост в човешкото тяло. Честотата разпределение на мускулни вретена в отделните скелетни мускули осигурява мярка за фини или груби двигателни възможности на мускула. Например четириглавия (Musculus quadriceps femoris), което е a крак екстензор, прикрепен към предната част на стегнат, има от 500 до 1,000 мускулни вретена. Те са вградени между мускулните влакна на скелетните мускули, успоредно на ориентацията на мускулните влакна, и достигат дължина от 1 до 3 милиметра.
Анатомия и структура
Ядрото на мускулните вретена е образувано от сноп от пет до десет набраздени интрафузални мускулни влакна и са обвити в съединителната тъкан обвивка. Интрафузалните мускулни влакна се намират изключително в мускулните вретена. Тяхната отличителна черта е, че те са съкратителни, т.е. активни, във всеки от краищата им, докато средната им част е разтеглива и пасивно се адаптира към състоянието на разтягане на скелетната мускулатура. Пасивната средна част на мускулните вретена се състои от влакна на основната торбичка и влакна на основната верига. Когато мускулът се свие, мускулното вретено също се скъсява. Влакната на сърцевинната торбичка се издуват малко, което кара централната част на мускулния вретено да се сгъсти. За да се улови динамиката на промяната, влакната на ядрото са обвити изключително от бързо проводими аферентни Ia нервни влакна, които реагират на всяка промяна в дебелината. Основните верижни влакна, които откриват по-статичното разтегнато състояние на мускула, също са свързани с Ia нервни влакна, но допълнително са свързани с аферентни влакна от клас II като вторична инервация. Влакна клас II имат по-ниска чувствителност и провеждат импулси по-бавно от Ia влакна. Двата контрактилни терминала на интрафузалните мускулни влакна са свързани с еферентни гама неврони, чрез които се контролира чувствителността на мускулните вретена и целта на мускулната контракция.
Функция и задачи
Мускулните вретена едновременно изпълняват множество задачи и функции за координиране на груби и фини двигателни движения, установяване и поддържане на статични пози и защита на отделните скелетни мускули от преразтягане. По този начин мускулните вретена са част от сложна система за контрол и регулиране. Координираното движение изисква специфичните мускули да приемат предварително определено състояние на статично разтягане или да следват предварително определена динамична промяна в състоянието на разтягане. Моторните центрове на мозък може да изпълнява тези задачи, тъй като мускулните вретена едновременно изпълняват пасивната функция на сензор и активната роля на мишена за мускула. Чрез контрактилните терминали на интрафузалните мускулни влакна мускулните вретена могат да следват и да се адаптират към съответното разтегнато състояние на мускулите или да генерират зададената точка за мускула. Дължината на мускула се променя чрез подходящи команди за свиване по такъв начин, че се създава 0-потенциал по отношение на мускулното вретено. В този случай мускулът се адаптира към мускулното вретено, а не обратно. За да изпълнят защитната си функция срещу преразтягане на мускулите, мускулните вретена поемат контрола върху неволното разтягане рефлексВеднага след като състоянието на разтягане на мускула надвиши определена прагова стойност, която се открива от мускулните вретена, това задейства сигнал за неволно свиване към съответния мускул, който също се контролира от мускулните вретена. Типичен пример за такъв рефлекс на свиване е рефлекс на сухожилието на патела. Кратък удар с рефлексния чук върху пателарното сухожилие под наколенник за кратко сигнализира за преразтягане на четириглавия, което води до рефлекса на свиване като долния крак извършва неволно потрепване в посока на удължаване на крака.
Болести
Не са известни независими морфологични заболявания, изрично засягащи мускулните вретена. Това вероятно се дължи на факта, че мускулните вретена са специализирани мускулни влакна, които са склонни да следват заболявания на мускулите, в които са вградени. На първо място са мускулните атрофии, причинени от недостатъчно използване на мускулите. Съответният мускул регресира в резултат на недостатъчното използване и успоредно с това мускулните вретена също регресират. Мускулната атрофия често се причинява от нервни заболявания или от нараняване на съответните двигателни неврони, от които мускулът вече не може да получава импулси. Пример за неврогенно индуцирана мускулна атрофия е амиотрофична латерална склероза (ALS). Това е нелечимо дегенеративно заболяване на двигателя нервната система. Друго рядко заболяване е гръбначна мускулна атрофия, което се причинява от постепенно прогресивна загуба на мотор нерви в предния рог на гръбначен мозък. Редица заболявания, които водят до промени в двигателните крайни пластини в интрафузалните мускулни влакна на мускулните вретена, също се дължат на неврологични нарушения и заболявания. Съществува кръстосана връзка между борбата Алцхаймер заболяване и функционирането на мускулните вретена. Група изследователи в Берлин установи, че ензимът бета-секретаза, който е обвинен за вредните протеинови отлагания в Алцхаймер, е очевидно важно за функционалната ефективност на мускулните вретена, така че се очаква потискането на ензима при пациенти с Алцхаймер също да причини координация нарушения в движението.
