Neurověda pro Geeky 24. Gama moto-neuron.

21. května 2015 v 5:54 | Petr |  NeuroScience pro Geeky
První věta je jako obvykle o tom jak "všechno se vším tak nějak souvisí" - takže když jsme minule psal o Anti Wind-up procedurách v robotech - hned druhý den, při kadění na záchodě, mě napadlo - zmínil jsem někde v blogu GAMA-MOTONEURONY ??? A nakonec ani já osobně, ani můj oblíbený Bing, ani fízl Google mém blogu o Gama-moto-neuronech nic nenašly.

Tedy stručné opáčko : Od primitivních medůz po dinosaury fungovalo žízení pohybu takto : někde v nervové zauzlině daného zvířátka byly obrovské nervové buňky, zvané ALFA-MOTONEURONY - jejich axony dráždí rovnou sval, a na jejich tělech a výběžcích se sbíhá celý systém řízení pohybu daného zvířete. První zvířata měly řízení pohybu velice primitivní - ve stylu jednoduchého reflexu kdy podráždění vlevo vedlo ke svalové kontraci vpravo - což automaticky, bez nároku na veliký datový procesing zajisitlo, že dané zvířátko uhnulo dráždivému podnětu.

Příroda nikdy neopouští osvědčený hardware a software - takže tento druh motoriky funguje dodnes i u lidí pod jménem "flexorové reflexy" - strčte ruku do pece a uvidíte jak je teto reflexní oblouku vzniklý u korálů a medůz - dodnes užitečný a rychlý.

Pak ale bylo nutno se hýbat složiteji a tak jednoduchý reflexní oblouk "flexorového reflexu" dostal nadřízené velení, které ovlivňovalo obě jeho složky - jak senzorický neuron, který přivádí signál do nervové zauzliny tak alfa-motoneuron, který vede výkonný signál ven. S tím jak se rozvíjel mozek - každá část živoščišného mozku si vždy podřídila motorický systém tím, že "nastavovala hodnoty" pohybu pro nižší systém.


Takhle to fungovalo až k primitivním dinosaurům - kde matička příroda zjistila, že kaskádové řízení starých motorických struktur novými - je příliš pomalé, a proto u vyspělých dinosaurů, ptáků a savcu vznikl - "pyramidový systém" - v mozkové kůře jsou velké neurony tvaru pyramid, které svým axonem dráždí rovnou ALFA-MOTONEURON v míše. Příroda nikdy neopouští starý hardware, ani software, proto celá "stará motorika" zůstala zachována a funkční a pání doktoři ji nazývají "extra-pyramidový systém" - otrocky přeloženo "mimo-pyramidový" systém.


Tedy pyramidový systém se hýbe rychle avšak hrubě a "nešetří svaly ani kostru" - naopak extra-pyramidový systém hlídá - maximální svalové napětí, polohu končetin a kloubů - aby se "nevykloubily" - maximální rychlost pohybu (aby švihem neodletěla i ruka) a vůbec celkově "uhlazuje" pohyby nařízené pyramidovým systémem.

Potud jasné a potud to vše už zde na blogu bylo - ale teď se dostáváme ke GAMA-MOTONEURONŮM. Takže vo co go ? V neurologických učebnicích najdete velice složité popisy , ale pohled z technické stránky věc vysvětluje daleko lépe, protože v našisch strojích jsme došli ke stejné věci jako matička příroda. Vtip je v tom, že alfa-motoneurony vysílají do svalu akční potenciály - kde každý impuls (akční potenciál) zanená lehký záškub, a každá série ipmulsů zanamená kontrakci svalu spojenou s pohybem. Ačkoliv se to nezdá - je matička příroda v otázce řízení pohybu stejně "slepá" jako robotik s motorem z čínské hračky. Tedy dá se obecně říci čím více impulzů z alfa-motoneuronu - tím větší kontrakce, ale nějakou příliš lineární závíslost, mezi frekvencí impusů a velkostí kontrakce natožpak velikostí pohybu - tam nehledejte.

Aby byla situace ještě zapeklitější i v další věci připomínají svaly elektrický motorek - to jest impulsy vedou ke kontrakci, ta zvyšuje svalové napětí - tím vzniká síla, která uvádí tělo v pohyb. Robotik u robota netuší jestli proud 100mA robotem pohne nebo ne a jakou rychlostí, protože nezná odpor vnějšího prostředí - kupodivu u zvířátek je to stejné. Takže u robotů je dobré (nutné) mít snímače otáček a u zvířátek je dobré (nutné) mít systém GAMA-MOTONEURONŮ.


Takže 99% svalových vláken řídí alfa-motoneurony, ale v každém svalu jsou tu a tam snopečky svalových vláken které řídí gama-motoneuron. Navíc tyto snopečky jsou obaleny senzitivními nervovými zakončeními, které vedou informaci zpět do míchy. Senzitivní nervová zakončení dovedou vyhodnotit rozdíl mezi napětím snopečků inervovaných gama-motoneuronem a mezi napětím okolního svalu inervovaného alfa-motoneuronem - víc nezvládají, ale i to stačí.

Protože svalová vlákna inervovaná gama motoneurony jsou jinak zcela stejná jako vlákna inervovaná alfa-motoneurony - je technikům princip už jasný. Gama motoneurony řídí tak nepatrnou část svalu, že to nestačí na žádný pohyb svalem - jediné k čemu je to dobré je že drobně varízují se svalovým napětím nahoru a dolů a tím pomocí senzitivních neuronů "měří" stav svalových vláken kolem, o kterých by jinak organismus neměl šajn. Celý tento systém je tak flexibilní, že stejný hardware měří dokonce více veličin - existují "statické gama neurony" měřící svalové napěti, pak "dynamické gama neurony" měřící zkrácení a prodloužení svalu a v rámci celého systému se vyskytují i "senzitivní vlákna typu II" která dávají informace o poloze svalu.

Takže pohyb svalu je hrubě nelineární a závisí na spoustě faktorů od polohy a napětí svalu, přes odpor okolí, po jeho metabolický stav a únavu, ale díky gama-motorickému systému má extrapyramidový systém dokonalé informace o pohybu, délce a napětí každého svalu, proto si ráno odpočatí - nevypíchnete zubním kartáčkem oko - a ani večer vám ve zvedání kartáčku nemusí pomáhat paní Kubáčová (zatím). Jasné ?

Zbývá už jenom tradiční rada pro blondýny - pokud chcete vyzkoušet pohyb bez (části) extrapyramidového systému - ožerte se jak zákon káže - to přechodně "otráví" mozeček, který je celý založen na "inhibici motoriky" - tedy brání ve "zbytečných pohybech". A vskutku - bez mozečku se budete po Stodolní motat - volná jako motýl. Nebo jako můra ? Za případné znásilnění a okradení však nenesu zodpovědnost, protože jsem vás na tuto možnost tímto předem upozornil !!
 

1 člověk ohodnotil tento článek.

Komentáře

1 Dalio Dalio | 21. května 2015 v 9:57 | Reagovat

Možná že je v řídicím aparátu ještě něco výše, protože jsem včera  před vietnamskou večerkou viděl, jak důchodce abstinent uviděl na schodech někým ztracené pětikilo, a sehnul se tak rychle, že ztrnul v předklonu, a museli ho odvézt sanitkou.

2 Dalio Dalio | 22. května 2015 v 15:38 | Reagovat

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama