Hoorcolleges Neurowetenschappen deel 2
Hoorcollege 9 – Motor units:
Sturing: de sensor is het neuron, we gaan het nu hebben over het regelproces
motorisch systeem. In de bewegingswetenschappen is dat het somatomotorisch
systeem.
De effectoren van het somatomotorisch systeem zijn dwarsgestreepte spiervezels.
Deze worden geinnerveerd door motoneuronen (hebben cellichamen in het
ruggenmerg en de hersenstam). 3 niveaus patronen aansturing motoneuronen:
1. Circuits in het ruggenmerg zelf
2. Circuits in de hersenstam via mediaal dalende baansystemen die
motoneuronen aansturen
3. Circuits in de cortex cerebri lateraal dalende banen die motoneuronen
aansturen
De basale ganglia en het cerebellum worden gebruikt voor het maken van patronen
om motoneuronen aan te sturen.
Motor unit: motoneuron (ook wel motorische voorhoorncel) + alle geïnnerveerde
spiervezels
- Uitvoerkanaal somatomotorisch systeem
o Spiervezels
o Motorunits
o Motoneuron pools
De motoneuronen van een spier liggen bij elkaar in een
motoneuronpool.
Elke tak van de motorunit maakt 1 synaps op 1 vezel. Motorisch eindplaatje:
synaps op vezel.
Neuromusculaire synaps (MEP):
, - Presynaptische membraan: motoneuron
- Postsynaptische membraan: spiervezel
Acetylcholine gated kanaaltjes (omkeerpotentiaal -10mV) in postsynaptisch
membraan zijn doorlaatbaar voor Na en K.
Heel veel ACh kanaaltjes open depolarisatie lokaal actiepotentiaal 2
richtingen langs de membraan fail safe: elke actiepotentiaal van het neuron leidt
tot een actiepotentiaal in de vezel
Excitatie-contractiekoppeling door vrijmaking Ca2+:
Er zit een eiwit aan de T-tubuli actiepotentiaal komt langs (depolarisatie) eiwit
verandert van vorm trekt Ca2+ kanalen open Ca2+ de cel in.
Ca2+ bindt aan troponine op actine filamenten bindingsplaats komt vrij
crossbridge kracht genereren.
Dit kost allemaal geen ATP!
Bij het loskoppelen van de crossbridge heb je ATP nodig.
Aerobe vorming ATP: in mitochondriën langzaam maar goedkoop
,Anaerobe vorming ATP: glycolyse snel en duur
Activatie van een motoneuron leidt tot het tegelijk vuren van alle spiervezels die
horen bij de motorunit. Vandaar dat de motorunit de kleinste functionele eenheid van
het motorische systeem is. Je kunt dus geen afzonderlijke spiervezels activeren.
De krachtrespons van een single spike (actiepotentiaal) van het motoneuron = twitch
contractie. Als spikes elkaar snel opvolgen, zullen de twitches summeren en een
tonische contractie produceren.
Als je nog meer stroom injecteert krijg je een nog hogere vuurfrequentie, met als
gevolg: een nog hogere kracht. Er zit echter wel een max op de spierkracht (de
bindingsplaatsen zijn niet oneindig):
Dus een toename in de
vuurfrequentie leidt tot een
toename van de spierkracht
(motorunit kracht).
Er zijn verschillende typen motorunits: langzaam, “gemiddeld” en snel. Motorunits in
1 spier hebben verschillende twitchkrachten. Twitch kracht correleert met de grootte
van het cellichaam. Twitch krachten correleren met fysiologische eigenschappen:
- Langzaam: kracht neemt alleen maar toe, niet snel vermoeibaar, leveren
weinig kracht
- Snel: kracht zakt snel in, vermoeibaar, leveren veel kracht
, Biochemische eigenschappen van motorunits achterhalen: 1 motorunit stimuleren
met hoge frequentie zodat de glycogeen voorraad afneemt. Vervolgens de spier
bevriezen dunne plakjes snijden en kleuren onder microscoop bekijken.
Glycogeen depletie helpt de spiervezels te identificeren die geïnnerveerd worden
door een motoneuron. De twitch kracht is gerelateerd aan het aantal geïnnerveerde
spiervezels. Fysiologische eigenschappen zijn gerelateerd aan biochemische
eigenschappen.
Glycogeen: welke spiervezels actief zijn geweest (hebben geen glycogeen meer).
Klein motoneuron: glycogeen depletie in weinig vezels, groot: veel vezels met
depletie. Motorunit met weinig vezels = klein, veel vezels = groot.
Grote motorunits zijn gespecialiseerd in glycolitisch (anaeroob) metabolisme
- Groot cellichaam, veel vezels, grote kracht, snel vermoeibaar, weinig
myoglobine (kleuren wit) anaeroob
Kleine motorunits zijn gespecialiseerd in oxidatief (aeroob) metabolisme
- Klein cellichaam, weinig vezels, weinig kracht. Langzaam, niet snel
vermoeibaar. Veel myoglobine (kleuren rood) en veel mitochondria aeroob
Size principle: als er een lage kracht gegenereerd wordt, zijn alleen kleine
motorunits actief. Hoge kracht: vuurfrequentie van kleine units verhoogt en grotere
units worden gerecruteerd.
EMG studies met draadelektroden tonen aan dat de vrijwillige kracht wordt verhoogd
door zowel de vuurfrequentie als door het ordelijk aanwerven van motoreenheden.
Bijdrage van een spiervezel aan MUAP (motor unit action potential) hangt af van de
afstand van die spiervezel. De kracht waarbij een motorunit gaat vuren heet de
krachtdrempel.
Hier achter komen: je steekt de naald in verschillende motorunits en meet de
krachtdrempel en vuurfrequentie.
Hoorcollege 9 – Motor units:
Sturing: de sensor is het neuron, we gaan het nu hebben over het regelproces
motorisch systeem. In de bewegingswetenschappen is dat het somatomotorisch
systeem.
De effectoren van het somatomotorisch systeem zijn dwarsgestreepte spiervezels.
Deze worden geinnerveerd door motoneuronen (hebben cellichamen in het
ruggenmerg en de hersenstam). 3 niveaus patronen aansturing motoneuronen:
1. Circuits in het ruggenmerg zelf
2. Circuits in de hersenstam via mediaal dalende baansystemen die
motoneuronen aansturen
3. Circuits in de cortex cerebri lateraal dalende banen die motoneuronen
aansturen
De basale ganglia en het cerebellum worden gebruikt voor het maken van patronen
om motoneuronen aan te sturen.
Motor unit: motoneuron (ook wel motorische voorhoorncel) + alle geïnnerveerde
spiervezels
- Uitvoerkanaal somatomotorisch systeem
o Spiervezels
o Motorunits
o Motoneuron pools
De motoneuronen van een spier liggen bij elkaar in een
motoneuronpool.
Elke tak van de motorunit maakt 1 synaps op 1 vezel. Motorisch eindplaatje:
synaps op vezel.
Neuromusculaire synaps (MEP):
, - Presynaptische membraan: motoneuron
- Postsynaptische membraan: spiervezel
Acetylcholine gated kanaaltjes (omkeerpotentiaal -10mV) in postsynaptisch
membraan zijn doorlaatbaar voor Na en K.
Heel veel ACh kanaaltjes open depolarisatie lokaal actiepotentiaal 2
richtingen langs de membraan fail safe: elke actiepotentiaal van het neuron leidt
tot een actiepotentiaal in de vezel
Excitatie-contractiekoppeling door vrijmaking Ca2+:
Er zit een eiwit aan de T-tubuli actiepotentiaal komt langs (depolarisatie) eiwit
verandert van vorm trekt Ca2+ kanalen open Ca2+ de cel in.
Ca2+ bindt aan troponine op actine filamenten bindingsplaats komt vrij
crossbridge kracht genereren.
Dit kost allemaal geen ATP!
Bij het loskoppelen van de crossbridge heb je ATP nodig.
Aerobe vorming ATP: in mitochondriën langzaam maar goedkoop
,Anaerobe vorming ATP: glycolyse snel en duur
Activatie van een motoneuron leidt tot het tegelijk vuren van alle spiervezels die
horen bij de motorunit. Vandaar dat de motorunit de kleinste functionele eenheid van
het motorische systeem is. Je kunt dus geen afzonderlijke spiervezels activeren.
De krachtrespons van een single spike (actiepotentiaal) van het motoneuron = twitch
contractie. Als spikes elkaar snel opvolgen, zullen de twitches summeren en een
tonische contractie produceren.
Als je nog meer stroom injecteert krijg je een nog hogere vuurfrequentie, met als
gevolg: een nog hogere kracht. Er zit echter wel een max op de spierkracht (de
bindingsplaatsen zijn niet oneindig):
Dus een toename in de
vuurfrequentie leidt tot een
toename van de spierkracht
(motorunit kracht).
Er zijn verschillende typen motorunits: langzaam, “gemiddeld” en snel. Motorunits in
1 spier hebben verschillende twitchkrachten. Twitch kracht correleert met de grootte
van het cellichaam. Twitch krachten correleren met fysiologische eigenschappen:
- Langzaam: kracht neemt alleen maar toe, niet snel vermoeibaar, leveren
weinig kracht
- Snel: kracht zakt snel in, vermoeibaar, leveren veel kracht
, Biochemische eigenschappen van motorunits achterhalen: 1 motorunit stimuleren
met hoge frequentie zodat de glycogeen voorraad afneemt. Vervolgens de spier
bevriezen dunne plakjes snijden en kleuren onder microscoop bekijken.
Glycogeen depletie helpt de spiervezels te identificeren die geïnnerveerd worden
door een motoneuron. De twitch kracht is gerelateerd aan het aantal geïnnerveerde
spiervezels. Fysiologische eigenschappen zijn gerelateerd aan biochemische
eigenschappen.
Glycogeen: welke spiervezels actief zijn geweest (hebben geen glycogeen meer).
Klein motoneuron: glycogeen depletie in weinig vezels, groot: veel vezels met
depletie. Motorunit met weinig vezels = klein, veel vezels = groot.
Grote motorunits zijn gespecialiseerd in glycolitisch (anaeroob) metabolisme
- Groot cellichaam, veel vezels, grote kracht, snel vermoeibaar, weinig
myoglobine (kleuren wit) anaeroob
Kleine motorunits zijn gespecialiseerd in oxidatief (aeroob) metabolisme
- Klein cellichaam, weinig vezels, weinig kracht. Langzaam, niet snel
vermoeibaar. Veel myoglobine (kleuren rood) en veel mitochondria aeroob
Size principle: als er een lage kracht gegenereerd wordt, zijn alleen kleine
motorunits actief. Hoge kracht: vuurfrequentie van kleine units verhoogt en grotere
units worden gerecruteerd.
EMG studies met draadelektroden tonen aan dat de vrijwillige kracht wordt verhoogd
door zowel de vuurfrequentie als door het ordelijk aanwerven van motoreenheden.
Bijdrage van een spiervezel aan MUAP (motor unit action potential) hangt af van de
afstand van die spiervezel. De kracht waarbij een motorunit gaat vuren heet de
krachtdrempel.
Hier achter komen: je steekt de naald in verschillende motorunits en meet de
krachtdrempel en vuurfrequentie.
