BioScience Blog – Научный Биологический блог

Эффективность нервного контроля определяет успешность выполнения конкретного двигательного акта. Нервный контроль локомоций требует от ЦНС изменения рефлекторной возбудимости мышц, реализующих моторное задание. Знание механизмов изменения активности эфферентого звена нервно-мышечного аппарата при выполнении произвольных двигательных актов будет способствовать пониманию особенностей нервного контроля, свойственного локомоциям человека. В настоящем исследовании мы выявляли особенности спинального контроля возбудимости мышц нижних конечностей в покое и при реализации изометрического напряжения заданной мощности.

В исследовании принимали участие легкоатлеты-стайеры и велогонщики (n=12) в возрасте от 19 до 22 лет, рост которых составлял от 169 до 176 см, вес — 66-75 кг, имеющие квалификацию на момент регистрации 1 взрослый разряд и КМС. Исследование было разрешено комитетом по биоэтике ВЛГАФК.

Регистрировали рефлекторную возбудимость α-мотонейронов посредством мультисегментарного моносинаптического тестирования по методике G. Courtine et al. [1] при стимуляции корешков афферентных волокон периферических нервов на уровне T12-L1. Использованная техника получения мультисегментарных моносинаптических ответов (MMRs) позволяет изучать рефлекторные двигательные ответы ряда симметрично расположенных мышц, вызываемые накожной электрической стимуляцией спинномозговых нервов. Определялась рефлекторная возбудимость α-

мотонейронов
m.rectus femoris, m.gastrocnemius caput mediale, m.tibialis anterior, m.soleus по максимальной амплитуде MMR. Биполярные накожные электроды с межэлектродным расстоянием 2 см устанавливались на брюшках билатерально расположенных мышц нижних конечностей посередине между оммест их начала и прикрепления. Со стороны позвоночника позиционировали катод между Тп
и L1 позвонками, два анода располагали билатерально по передней поверхности подвздошных гребней.

Для изучения модуляции рефлекторной возбудимости α-мотонейронов мышц, участвующих в выполнении поставленной моторной задаче, спортсмены, специализирующиеся в циклических видах спорта, требующих проявления выносливости, выполняли изометрическое напряжение, регламентированное по мощности. Электрический стимул наносили при удержании мышечного напряжения 25%, 50%, 75% максимального и при максимальном изометрическом усилии в положении сидя в кресле, правая нога была зафиксирована с сохранением 110° в коленном и 90º в голеностопном суставе, стопа левой располагалась в упоре с углом 90º в коленном и голеностопном суставах.

Основные характеристики получаемых ответов латентность, амплитуда и форма, а также факт того, что подача предшествующего стимула и вибрация сухожилия приводили к достоверной депрессии рефлекторных ответов, позволили полагать совпадение природы возникновения и сущности моносинаптических двигательных ответов и получаемых нами ММRs. Латентность ММRs была больше в дистальных мышцах нижних конечностей, чем в проксимальных. Например, латентный период m.rectus femoris был короче (рис. 1), чем у других тестируемых мышц — мышцы голени.

Выявлена следующая среднегрупповая тенденция – амплитуда рефлекторных моносинаптических ответов m.rectus femoris, m.gastrocnemius сaput mediale, m.tibialis anterior, m.soleus правой рабочей конечности увеличивается с ростом напряжения при удержании изометрического напряжения. Данный факт может свидетельствовать о перераспределении влияний различных механизмов регуляции мышечной активности в соответствии с изменяющимся моторным заданием. Вероятно, с ростом мышечного напряжения увеличивается количество возбужденных α-мотонейронов спинного мозга и повышается их оактивностьихэлектр, кроме того, не исключаются и облегчающие влияния от супраспинальных и периферических отделов нервной системы при реализации данной двигательной задачи.

Одновременно рефлекторная возбудимость α-мотонейронов мышц опорной конечности не имеет выраженной тенденции в исследуемой группе при выполнении изометрических усилий различной мощности. У части испытуемых регистрируется увеличение амплитуды ММR, у других же некоторое снижение по мере выполнения заданий с удержанием напряжения от 25%, 50%, 75% от максимального произвольного усилия до максимально возможного. Быть может, поддержание необходимого изометрического напряжения рабочей конечности достигается и усилением ее активности, например, перекрестными возбуждающими влияниями на спинальном и супраспинальном уровне с зон, контролирующих состояние опорной конечности.

Можем предположить, что модуляция рефлекторной возбудимости α-мотонейронов мышц нижних конечностей определяется степенью реализуемого напряжения, функциональной ролью конечности в тестовом задании (рабочая или опорная), моторными предпочтениями (правая конечность является толчковой или маховой), особенностями межмышечных взаимодействий при реализации моторного задания.

Литература

1. Courtine G. et al. Modulation of multisegmental monosynaptic responses in a variety of leg muscles during walking and running in humans // J. Physiology. – 2007. – V. 582. – P. 1125-1139.