واحد حرکتی: یک نورون حرکتی و تمام ماهیچه‌هایی که آن عصب‌دهی می‌کند

واحد حرکتی: فرماندهی کوچک مغز برای حرکت ماهیچه‌ها

واحد حرکتی چیست؟

برای درک واحد حرکتی، یک فرمانده و سربازانش را تصور کنید. در بدن ما، نورون حرکتی همان فرمانده است. این سلول عصبی در نخاع⁴ قرار دارد و دستور حرکت را از مغز دریافت می‌کند. هر نورون حرکتی، از طریق یک سیم بلند به نام آکسون⁵، به گروهی از تارهای ماهیچه‌ای (سربازان) متصل می‌شود. به این مجموعه‌ی کامل — یک نورون حرکتی و تمام تارهای ماهیچه‌ای که عصب‌دهی می‌کند — یک واحد حرکتی می‌گویند. وقتی فرمانده (نورون) سیگنال الکتریکی بفرستد، همه‌ی سربازان (تارهای ماهیچه‌ای) آن واحد با هم منقبض می‌شوند.

انواع واحدهای حرکتی: از حرکات ظریف تا قدرتمند

همه‌ی واحدهای حرکتی یکسان نیستند. بدن ما برای انجام کارهای مختلف، از واحدهای حرکتی متفاوتی استفاده می‌کند. تفاوت اصلی در تعداد تارهای ماهیچه‌ای است که یک نورون حرکتی کنترل می‌کند.

ماهیچه‌های چشم و دست که نیاز به حرکات بسیار دقیق دارند، واحدهای حرکتی کوچک با نورون‌هایی دارند که فقط بر تعداد کمی تار ماهیچه‌ای فرماندهی می‌کنند. در مقابل، ماهیچه‌های بزرگ پا یا کمر که برای ایستادن و دویدن استفاده می‌شوند، واحدهای حرکتی بزرگی دارند که یک نورون، کنترل صدها تار ماهیچه‌ای را بر عهده دارد.

مکانیسم کار: چگونه یک واحد حرکتی فعال می‌شود؟

فرآیند فعال‌سازی یک واحد حرکتی، یک مسیر مشخص و سریع است:

1. تصمیم‌گیری در مغز: شما تصمیم می‌گیرید دست خود را تکان دهید. این فرمان در قالب یک سیگنال الکتریکی از مغز شما خارج می‌شود.
2. سفر به نخاع: سیگنال از طریق اعصاب به نورون حرکتی مربوطه در نخاع می‌رسد.
3. شلیک نورون: نورون حرکتی فعال شده و یک پیام الکتریکی جدید را از طریق آکسون خود به سمت ماهیچه‌ها می‌فرستد.
4. اتصال به ماهیچه: پیام به انتهای آکسون می‌رسد. در این نقطه، یک سیناپس⁶ ویژه به نام اتصال عصبی-ماهیچه‌ای⁷ وجود دارد. در اینجا، پیام الکتریکی به یک پیام شیمیایی تبدیل می‌شود.
5. انقباض: ماده‌ی شیمیایی به سطح تارهای ماهیچه‌ای می‌چسبد و یک واکنش زنجیره‌ای را آغاز می‌کند که در نهایت باعث انقباض همه‌ی تارهای ماهیچه‌ای آن واحد حرکتی می‌شود.

این فرآیند آنقدر سریع است که در کسری از ثانیه اتفاق می‌افتد!

کنترل قدرت حرکت: اصل "هم‌خوانی"

شما چگونه می‌توانید هم یک قلم را به نرمی در دست بگیرید و هم یک کیسه‌ی سنگین را بلند کنید؟ پاسخ در نحوه‌ی استفاده‌ی مغز از واحدهای حرکتی نهفته است. مغز از دو روش اصلی استفاده می‌کند:

• هم‌خوانی⁸: برای حرکات ملایم، مغز فقط تعداد کمی از واحدهای حرکتی را فعال می‌کند. برای اعمال نیروی بیشتر، واحدهای حرکتی بیشتری را به خدمت می‌گیرد. مانند روشن کردن شمع‌های بیشتر برای ایجاد نور قوی‌تر.
• نرخ شلیک: مغز می‌تواند سرعت ارسال سیگنال‌ها را به یک واحد حرکتی افزایش دهد. شلیک سریع‌تر سیگنال‌ها باعث انقباض قوی‌تر و پایدارتر تارهای ماهیچه‌ای می‌شود.

واحد حرکتی در عمل: از نواختن پیانو تا دویدن

هنگامی که یک نوازنده‌ی پیانو یک قطعه‌ی موسیقی را با دقت اجرا می‌کند، مغز او با دقت بسیار بالا واحدهای حرکتی کوچک در ماهیچه‌های ساعد و انگشتانش را فعال می‌کند. هر واحد حرکتی فقط باعث حرکت جزئی یک انگشت می‌شود و ترکیب این فعال‌سازی‌های ظریف، نوای زیبایی خلق می‌کند. در مقابل، یک دونده‌ی دوی سرعت در لحظه‌ی شروع، تقریباً تمام واحدهای حرکتی بزرگ در ماهیچه‌های پای خود را به طور همزمان و با حداکثر سرعت شلیک فعال می‌کند تا بیشترین نیرو را برای پرتاب بدن به جلو تولید کند.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

¹ واحد حرکتی (Motor Unit)
² نورون حرکتی (Motor Neuron)
³ تارهای ماهیچه‌ای (Muscle Fibers)
⁴ نخاع (Spinal Cord)
⁵ آکسون (Axon)
⁶ سیناپس (Synapse)
⁷ اتصال عصبی-ماهیچه‌ای (Neuromuscular Junction)
⁸ هم‌خوانی (Recruitment)
⁹ آتروفی (Atrophy)