Musklernas nervceller betonar stimulans från omvärlden

Sträcksensorer i våra muskler reglerar reflexer som underlättar den undermedvetna kontrollen av kroppshållning och rörelser. Enligt en ny studie som publiceras i Journal of Neuroscience, reagerar sensorerna svagt på muskelsträckningar som orsakas av frivilliga åtgärder, och starkt på sträckningar som orsakas av yttre krafter.

– Resultaten från studien visar att musklernas sträckreceptorer ger mer information till nervsystemet än att bara berätta om vilken kroppsdel som rör sig eller hur snabbt. Sensorerna justerar också sina signaler beroende på vad som orsakade rörelsen, säger Michael Dimitriou, förste forskningsassistent vid institutionen för integrativ medicinsk biologi, Umeå universitet, som har genomfört studien.

Normalt kan vi lätt skilja mellan rörelser vi gör oss själva och rörelser som passivt tillämpas eller ålagts på vår kropp av yttre krafter. Förmågan att skilja mellan egengenererade och externt genererade sensoriska händelser är avgörande för korrekt uppfattning och kontroll av kroppshållning och rörelse. Denna förmåga tros också underlätta vår medvetenhet om jaget som en självständig enhet.

Uppdelningen mellan det som upplevs som jag och det andra runt omkring har man tidigare trott uppstår endast av komplexa beräkningar som utförs i hjärnan, som kombinerar förkunskaper eller minnen av konsekvenserna av egna handlingar och inkommande sensorisk information. Den studie som Michael Dimitriou har genomfört visar att information om orsak och verkan kan ges i realtid med hjälp av så kallade muskelspolar, en typ av sträckreceptorer som finns i musklerna hos de flesta däggdjur.

Muskelspolar skiljer sig från andra sensoriska receptorer, som sträckreceptorer i huden, eftersom deras känslighet kan styras av nervsystemet via specialiserade motoriska nervceller. Det funktionella syftet med denna kontroll har varit oklart. Enligt de data som Michael Dimitriou har tagit fram ökar de specialiserade motoriska nervcellerna känsligheten för sträckreceptorer när kroppen utsätts för externt genererad sträckreceptorstimulans, till exempel när en boll plötsligt faller ner i handflatan. Eftersom förstärkta muskelspolreaktioner innebär starka sträckreflexer, motverkar muskelaktiviteten direkt rörelse av handen. Men när en frivillig rörelse görs, då minskar nervsystemet känsligheten av muskelspolarna i musklerna som sträcks, vilket gör det möjligt för oss att röra oss utan att utlösa starka reflexer som annars skulle motverka rörelsen. Okontrollerbart starka sträckreflexer kallas vanligtvis för spasticitet.

– Dessa resultat ger en förklaring till hur reflexer kan funktionellt justeras för att hjälpa oss i vardagliga uppgifter, utan att kräva medveten kontroll över reflexkänslighet eller komplexa beräkningar i hjärnan för att förutsäga de sensoriska konsekvenserna av våra handlingar, säger Michael Dimitriou.

Han tror att dessa nya rön är viktiga både för att förstå de neurala mekanismer som styr rörelser och självuppfattning, men också för att förstå sjukdomstillstånd där dessa mekanismer är störda.

­– Med dessa upptäckter, får vi nya insikter i de mekanismer vars felfunktion kan leda till neuromuskulära symtom som spasticitet eller sjukdomar som främmande handen syndrom, även känt som Dr Strangelove syndrom, men också för att identifiera potentiella mål för behandling av dessa sjukdomar, säger Michael Dimitriou.

Läs studien i Journal of Neuroscience

Michael Dimitriou kommer från Cypern. Han är förste forskningsassistent vid Institutionen för integrativ medicinsk biologi, IMB, Umeå universitet, är engelsktalande och kan nås på:

Telefon: 090-786 52 73, 072-552 39 96
E-post: michael.dimitriou@umu.se

Om studien

Human Muscle Spindle Sensitivity Reflects the Balance of Activity between Antagonistic Muscles; The Journal of Neuroscience, 8 October 2014, 34(41): 13644-13655; doi: 10.1523/JNEUROSCI.2611-14.2014