Взаимодействие нервной и мышечной системы. Как мозг управляет нашими мышцами?

Взаимодействие нервной и мышечной системы. Как мозг управляет нашими мышцами?

Мозг управляет нашими мышцами с помощью сложной сети нервных волокон, называемых моторными нейронами. Эти нейроны расположены в спинном и головном  мозге, и они играют ключевую роль в передаче сигналов от мозга к мышцам.

Процесс управления мышцами начинается в моторной коре головного мозга, где формируются команды для движения. Затем эти команды передаются через нейронные пути к соответствующим моторным нейронам в спинном мозге. Оттуда нервные сигналы отправляются по нервным волокнам к мышцам, которые должны быть активированы.

Моторные нейроны являются посредниками между мозгом и мышцами. Они генерируют электрические импульсы, которые передаются по нервным волокнам к мышцам. Когда эти импульсы достигают мышц, они вызывают сокращение мышечных волокон, что приводит к движению.

Процесс передачи нервных сигналов от мозга к мышцам осуществляется благодаря химическим веществам, называемым нейромедиаторами. Когда электрический импульс достигает конца моторного нейрона, он вызывает высвобождение нейромедиатора в промежуточном пространстве, называемом синапсом. Нейромедиатор переходит через синаптическую щель и связывается с рецепторами на поверхности мышцы, и это стимулирует сокращение мышцы.

Таким образом, мозг использует электрические импульсы и химические сигналы, чтобы передавать команды к мышцам и контролировать их движение. Этот процесс происходит очень быстро и позволяет нам свободно управлять нашими мышцами для выполнения различных действий.

О том, как устроена мышечная система мы рассказываем подробно здесь!

С помощью мышц в организме осуществляются различные процессы: мы дышим, кровь циркулирует по организму, а также, выполняем различные движения. Поперечно - полосатая скелетная мышечная ткань, в отличии от гладкой  мышечной ткани, управляется волей человека. Скелетная мышечная ткань состоит из пучков мышечных волокон. При поступлении сигнала из нервной системы мышцы будут сокращаться или расслабляться.  Мышечное волокно состоит из множества миофибрилл, структурной  единицей миофибрилл является саркомер. Саркомеры идут рядом друг с другом по всей длине миофибрилл. Мышцы сокращаются когда миофибриллы скользят относительно друг-друга. 

Сокращение начинается с того, что АТФ (аденозин трифосфат - топливо для наших мышц) гидролизуется до АДФ  (аденозин дифосфат) и фосфата, таким образом, давая мышцам энергию для активной работы. 

Процесс этот очень скоростной и происходит, буквально, за 3-5 секунд. Далее, происходит, либо новый цикл связывания и мышца снова сокращается, либо, если АТФ, снова не произведет процесс распада, мышца расслабится. 

Мышечное сокращение регулируется кальцием. Тонкие актиновые микрофиламенты связаны с регулярными белками, которые называются тропонин и тропомиозин. Для того, чтобы регулировать сокращение к актиновому микрофиламенту прикрепляется белок тропомиозин и комплекс из трех белков. Когда мышцы расслабляются тропомиозин блокирует поперечный мостик, связывающий участки на актине. Когда количество ионов кальция и АТФ увеличится до нужного уровня, присутствующие ионы кальция связываются с тропонином, который вытесняет тропомиозин, способствуя связыванию миозина с актином. 

Все это позволяет миозину прикрепиться к связывающему участку на актине, образуя поперечный мостик. Ионы кальция, в свою очередь, высвобождаются в ответ на сигналы нервной системы. 

Если вникать глубоко в процесс взаимодействия нервной и мышечной системы, можно заметить, насколько это сложный, задействующий  множество элементов нашего организма, процесс. Однако, для нашего мозга это простая повседневная работа, в которой он, к тому же, очень нуждается. Поэтому, можно ещё раз убедиться, насколько важна физическая активность, ведь в процессе физической активности работают не только мышцы, но и мозг. 

Словарь: 

миофибриллы - нитевидная структура, состоящая из саркомеров. Каждый саркомер имеет длину около 2 мкм и содержит два типа белковых филаментов: тонкие миофиламенты из актина и толстые филаменты из миозина.

саркомер - базовая сократительная единица поперечнополосатых мышц, представляющая собой комплекс нескольких белков, состоящий из трёх разных систем волокон. Из саркомеров состоят миофибриллы.

АТФ - Аденозинтрифосфа́т, Аденозинтрифосфорная кислота, АТФ — нуклеозидтрифосфат, играющий основную роль в обмене энергии в клетках живых организмов. Это универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах.

актиновые микрофиламенты - нити, состоящие из молекул глобулярного белка актина и присутствующие в цитоплазме всех эукариотических клеток. В мышечных клетках их также называют «тонкие филаменты» ;

тропонин - регуляторный глобулярный белок, состоящий из трех субъединиц, который участвует в процессе мышечного сокращения. Содержится в скелетных мышцах и сердечной мышце, но не содержится в гладкой мускулатуре;

тропомиозин — фибриллярный белок, состоящий из двух перевитых α-спиралей; 

поперечный мостик - промежутки между перекрывающимися толстыми и тонкими филаментами пересечены перемычками - поперечными мостиками. Это участки молекул миозина,  выступающие вбок от поверхности толстых филаментов по направлению к тонким. Во время мышечного сокращения поперечные мостики прикрепляются к тонким филаментам и создают усилие.

Актин - глобулярный белок, из которого образованы микрофиламенты — один из основных компонентов цитоскелета эукариотических клеток. Актин состоит из 376 аминокислотных остатков. Вместе с белком миозином образует основные сократительные элементы мышц.