Motor Ünite

Açılış

Bir kalemi tutmak ile dolu bir valizi kaldırmak aynı kasla, ama çok farklı kuvvetlerle yapılır. Sinir sistemi bir kasın kuvvetini iki yolla ayarlar. Birincisi, kasın içindeki motor ünitelerden kaçını devreye soktuğudur: hafif bir işte az sayıda ve küçük üniteler, ağır bir işte bunlara ek olarak büyük üniteler çalışır. İkincisi, çalışan her ünitenin sinir hücresinin ne sıklıkta sinyal gönderdiğidir: sinyaller sıklaştıkça ünitenin kasılmaları birbirine eklenir ve kuvvet artar. Motor üniteler yalnızca büyüklükte değil, hız ve yorulmaya dayanıklılıkta da farklıdır. Ayakta dururken saatlerce çalışan baldır kası ile bir anda sıçrayan kas, farklı türde ünitelerle çalışır.

Sinir sistemi bir kasın kuvvetini nasıl bu kadar ince ayarlayabilir? Motor ünitelerin devreye giriş sırası rastgele midir? Ve çocukken çocuk felci geçirmiş bir kişide onlarca yıl sonra neden yeni bir güçsüzlük başlar?

Bu derste ne olacak

Önce motor ünitenin tanımını hatırlayıp ünitelerin kasın içinde nasıl dağıldığını göreceğiz. Sonra motor ünitelerin hız ve yorulmaya dayanıklılık bakımından üç türe ayrıldığını ele alacağız. Ardından kuvvetin ayarlanmasının iki yolunu, ünitelerin küçükten büyüğe devreye sokulmasını ve sinyal sıklığının artırılmasını açıklayacağız. Son olarak sinir hücreleri kaybedildiğinde motor ünitelerin nasıl yeniden düzenlendiğini ve bunun klinik sonuçlarını inceleyeceğiz.

Sıfır noktası

Mekanizma

Ünite ve kasın içindeki dağılımı

Ders 08-06'da omuriliğin, medulla spinalis'in, ön boynuzundaki bir motor sinir hücresinin, neuronum motorium'un, aksonunun dallara ayrılıp birçok kas lifine bağlandığını ve bu lifler ile sinir hücresinin birlikte bir motor ünite oluşturduğunu gördük. Bir sinir hücresi her sinyal gönderdiğinde ünitenin bütün lifleri birlikte kasılır; bir ünitenin lifleri ya hep birlikte kasılır ya da hiç kasılmaz. Bir ünitenin lifleri kasın içinde tek bir demette toplanmaz; kasın geniş bir bölgesine, başka ünitelerin lifleri arasına dağılmış olarak bulunur.

Bu dağınık yerleşim, küçük bir kuvvette bile kasın her bölgesinin biraz kasılmasını sağlar. Birkaç ünite çalıştığında kuvvet kasın bir köşesinde yoğunlaşmaz, kasın bütününe yayılır ve tendon düzgün bir çekişle gerilir.

Üç tür ünite

Burke ve arkadaşları 1973'te kedi baldır kası üzerinde yaptıkları çalışmalarda motor üniteleri üç türe ayırdılar. Yavaş üniteler küçük kuvvet üretir, yavaş kasılır ve saatlerce yorulmadan çalışabilir; lifleri yavaş kasılan, damardan zengin ve oksijen kullanan tip I liflerdir. Hızlı ve yorulmaya dayanıklı üniteler orta büyüklükte kuvvet üretir; lifleri tip IIa'dır. Hızlı ve çabuk yorulan üniteler en büyük kuvveti ve en hızlı kasılmayı sağlar ama birkaç saniye ile birkaç dakika içinde yorulur; lifleri tip IIx'tir.

Bir kasın içindeki ünite türlerinin oranı kasın işine uyar. Baldırın derinindeki musculus soleus ayakta dururken bedeni sürekli dengede tutar ve baskın olarak yavaş ünitelerden oluşur. Yüzeydeki musculus gastrocnemius ise sıçrama ve koşmada hızlı ve güçlü itişlere katılır ve hızlı üniteleri daha çoktur. İnsanda ünite türlerinin oranı kişiden kişiye de değişir.

Kuvvetin iki ayarı

Henneman 1957'de, motor sinir hücrelerinin küçükten büyüğe doğru devreye girdiğini gösterdi. Küçük sinir hücreleri daha kolay uyarılır ve az sayıda lif içeren, yavaş ünitelere bağlıdır. Hafif bir işte önce bunlar çalışır; kuvvet gerektikçe daha büyük ve hızlı üniteler sırayla eklenir. Bu sıralama, hafif işlerde kuvvetin çok küçük adımlarla ayarlanmasına ve yorulmaya dayanıklı ünitelerin öncelikle kullanılmasına izin verir.

Kuvvetin ikinci ayarı sinyal sıklığıdır. Bir ünite tek bir sinyal aldığında kısa bir kasılma yapar ve gevşer. Sinyaller sıklaştıkça bir kasılma bitmeden bir sonraki başlar ve kasılmalar birbirine eklenir; sinyaller yeterince sıklaştığında tek tek kasılmalar birleşerek kesintisiz, güçlü bir tetanik kasılmaya dönüşür. Sinir sistemi hafif işlerde çoğunlukla ünite sayısını, ağır işlerde ise hem sayıyı hem de sinyal sıklığını artırır. Ders 08-16'da gördüğümüz gibi, kasın bu biçimde ürettiği kuvvet bir de kasılma hızına bağlıdır.

Klinik bağ: yeniden düzenlenen üniteler

Bir motor sinir hücresi öldüğünde, onun ünitesindeki kas lifleri sinirsiz kalır. Yakındaki sağlam sinir hücreleri aksonlarından yeni dallar filizlendirir ve bu liflerin bir kısmını yeniden uyarır. Sağlam üniteler böylece büyür; kas daha az sayıda ama daha büyük üniteyle çalışmaya devam eder. Kasın elektriksel etkinliğini kaydeden sinir–kas incelemesinde, elektromiyografide, bu büyümüş üniteler normalden büyük ve çok parçalı sinyaller olarak görülür.

Çocuk felci virüsü omurilikteki motor sinir hücrelerini öldürür. Hastalığı geçirip iyileşen kişilerde sağlam kalan sinir hücreleri, filizlenmeyle normalin çok üzerinde lifi uyaran dev üniteler kurar. Bu dev üniteler onlarca yıl işini sürdürür; ama yıllar içinde bazı filizler yıpranır ve kişi, hastalıktan onlarca yıl sonra yeni bir yorgunluk ve güçsüzlük hissetmeye başlar. Bu tabloya çocuk felci sonrası sendrom denir.

Kendin dene

Toparlayalım

• Unitas motoria tek bir motor sinir hücresi ve uyardığı liflerden oluşur; bir ünitenin lifleri hep birlikte kasılır.
• Bir ünitenin lifleri kasın içine dağınık yerleşir ve kuvvet kasın bütününe yayılır.
• Burke ve arkadaşları üniteleri yavaş, hızlı ve dayanıklı, hızlı ve çabuk yorulan olarak üçe ayırdı.
• Musculus soleus baskın olarak yavaş, musculus gastrocnemius daha çok hızlı ünitelerden oluşur.
• Henneman'ın büyüklük ilkesine göre üniteler küçükten büyüğe sırayla devreye girer.
• Sinyal sıklığı arttıkça kasılmalar birbirine eklenir ve tetanik kasılma oluşur.
• Kaybedilen sinir hücrelerinin lifleri filizlenmeyle sağlam ünitelere katılır; çocuk felci sonrası sendrom bu dev ünitelerin yıpranmasıyla ilişkilidir.

Bu derste sinir sisteminin bir kasa ne kadar kasılacağını nasıl söylediğini gördük. Ama bu ayarın doğru yapılabilmesi için sinir sisteminin kasın o anki boyunu ve ne hızla uzadığını da bilmesi gerekir. Bir sonraki derste bu bilgiyi toplayan, kas liflerinin arasına yerleşmiş küçük algılayıcıyı, kas iğciğini göreceğiz. Kas İğciği.