Concetti Chiave
- La forza muscolare è determinata dalla lunghezza dei sarcomeri, con una lunghezza ottimale che consente la massima forza tra 2 e 2,5 micron.
- Quando la lunghezza del sarcomero supera i 2,5 micron, diminuisce l'interazione tra filamenti spessi e sottili, riducendo la forza muscolare.
- Il riflesso miotatico coinvolge il fuso neuromuscolare, che rileva lo stiramento delle fibre muscolari e attiva un arco riflesso attraverso il midollo spinale.
- Le fibre muscolari extrafusali e intrafusali lavorano insieme per mantenere la prontezza del muscolo a rispondere agli stimoli di stiramento, grazie all'azione di motoneuroni alfa e gamma.
- Il sistema "servo" del riflesso miotatico assicura che le fibre muscolari siano sempre pronte a rispondere a nuovi stimoli di stiramento.
Indice
Determinanti della forza muscolare
Uno dei determinanti della forza muscolare a livello cellulare è la lunghezza dei sarcomeri.
- Esiste una lunghezza ottimale dove il sarcomero esercita una forza massima.
- Al di sopra e al di sotto di tale lunghezza la forza sviluppata diminuisce
- I muscoli in vivo sono alla lunghezza ottimale. Il muscolo che non è in condizione ottimale è il cuore.
Relazione tra forza e lunghezza
Come posso studiare la relazione che c’è tra forza e lunghezza del sarcomero/fibra? devo misurare singola fibra.
Prendo il muscolo, isolo la fibra muscolare e la posso inserire su questo dispositivo
Posso andare a vedere la lunghezza del sarcomero.
Metto due elettrodi perchè devo stimolare, ripeto quello che ho fatto con il muscolo intero. Ottengo la forza generata dalle proprietà contrattili.
Lo sviluppo di tensione massima l’abbiamo quando la lunghezza del sarcomero è pari da 2micron fino a 2,5. Inferiore ai 2 micron, diminuisce la forza. Perché abbiamo una lunghezza ottimale?
Interazioni actomiosiniche
La forza generata dal muscolo dipende dal numero di interazioni actomiosiniche nella sezione trasversa. Cosa succede quando il sarcomero ha lunghezza di 2 micron, dov’è possibile avere interazioni? Dove c’è la sovrapposizione dei due filamenti. Se aumento la lunghezza, la banda che aumenta è la H e aumenta anche la banda I. Aumentando la lunghezza diminuiscono le interazioni dei filamenti spessi con quelli sottili. A 3,65 micron, nessuna testa di miosina interagisce con l’actina.
Quando il muscolo è in condizione di riposo, il sarcomero a che lunghezza è? Ha lunghezza massima (tra 2 e 2,25).
Riflesso miotatico e fuso neuromuscolare
Lo stimolo determina lo stiramento delle fibre muscolari .Se lo stimolo è l’allungamento chi lo rileva? ci devono essere dei recettori Chi lo manda? le vie afferenti Chi lo integra? il midollo spinale Chi manda l’effetto? Un motoneurone Chi è l’effettore? deve essere in questo caso deve essere un muscolo Qual è il recettore? il fuso neuromuscolare
due tipi di sensori nel muscolo: 1 serve per riflesso miotatico e l’altro attiva il riflesso miotatico indiretto
Riflesso miotatico diretto
Fuso neuromuscolare che comporta la presenza di alcune fibre sensoriali. Queste, rilevano lo stiramento della fibra. (Fibre extrafusali) Fibre all’interno del fuso= fibre intrafusali e sono innervate dalle terminazione 1A (anulo-spirali,a grappolo).Se stiro il muscolo, stiro le fibre extrafusali ma anche quelle intrafusali e cosa attivo? Le terminazioni anulo-spirali. Se attivo queste terminazioni? Mando PA attraverso il neurone sensoriale, secondo elemento dell’arco riflesso (neurone pesudobipolare), forma sinapsi con un motoneurone alfa (innerva le fibre extrafusali e ho le contrazioni) e ho un rilasciamento del muscolo.
Fibre intrafusali e motoneuroni
Fibra a sacco di nuclei e a catena di nuclei: una rileva il grado di stiramento l’altra la velocità di stiramento. Oltre al motoneurone alfa, attivo anche un motoneurone gamma. Quest’ultimo innerva le fibre intrafusali. Contraendo i muscoli, vado a contrarre la lunghezza delle fibre intrafusali, facendo ciò, porto le fibre nella disposizione di partenza. Quindi sono sempre pronte a rispondere a qualsiasi tipo di stiramento, agiscono da sistema “servo”.
Domande da interrogazione
- Qual è la lunghezza ottimale del sarcomero per generare la massima forza muscolare?
- Come si studia la relazione tra forza e lunghezza del sarcomero?
- Cosa succede quando la lunghezza del sarcomero supera i 3,65 micron?
- Qual è il ruolo del fuso neuromuscolare nel riflesso miotatico?
- Qual è la funzione del motoneurone gamma nel riflesso miotatico?
La lunghezza ottimale del sarcomero per generare la massima forza muscolare è compresa tra 2 e 2,5 micron. Al di fuori di questo intervallo, la forza sviluppata diminuisce.
Per studiare la relazione tra forza e lunghezza del sarcomero, si isola una singola fibra muscolare, la si inserisce in un dispositivo e si stimola con elettrodi per misurare la forza generata dalle proprietà contrattili.
Quando la lunghezza del sarcomero supera i 3,65 micron, nessuna testa di miosina interagisce con l'actina, riducendo così le interazioni actomiosiniche e la forza generata.
Il fuso neuromuscolare rileva lo stiramento delle fibre muscolari e attiva le terminazioni anulo-spirali, che inviano potenziali d'azione attraverso il neurone sensoriale, innescando la contrazione muscolare tramite il motoneurone alfa.
Il motoneurone gamma innerva le fibre intrafusali, contraendole per riportarle alla lunghezza di partenza, mantenendole pronte a rispondere a qualsiasi stiramento e agendo come un sistema "servo".
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