1) Тело мотонейрона, 2) аксон, 3) коллатерали, 4) группа иннервируемых мышечных волокон

Среднее число мышечных волокон, входящих в состав одной двигательной единицы, варьирует в широких пределах в разных мышцах. Двигательные единицы мышц, приспособленных для «тонких» движений, содержат от нескольких мышечных волокон до нескольких десятков (мышцы пальцев рук, глаза, языка). Наоборот, в мышцах, осуществляющих «грубые» движения (поддержание позы мышцами туловища), двигательные единицы включают сотни и тысячи мышечных волокон. Так, например, в мимических мышцах один мотонейрон иннервирует 20 мышечных волокон, а в мышцах плечевого и тазобедренного пояса их число составляет 163 и 527 соответственно.

Все мышечные волокна одной двигательной единицы независимо от их количества относятся к одному типу. Никакой тренировкой нельзя изменить принадлежность мышечных волокон к определенной двигательной единице.

По морфо-функциональным особенностям двигательные единицы делятся на три типа:

1. быстро сокращающиеся, быстро утомляющиеся (FF);

2. быстро сокращающиеся, устойчивые к утомлению (FR);

3. медленно сокращающиеся, медленно утомляющиеся (S).

Двигательные единицы типа FF приспособлены для выполнения кратковременной мощной работы и характеризуются:

1) большим диаметром мышечных волокон;

2) слабым кровоснабжением;

3) анаэробным типом обмена;

4) низкой возбудимостью.

Двигательные единицы типа S позволяют длительное время выполнять работу умеренной мощности без утомления и характеризуются:

1) малым диаметром мышечных волокон;

2) хорошим кровоснабжением;

3) аэробным типом обмена;

4) высокой возбудимостью.

Двигательные единицы типа S обеспечивают поддержание мышечного тонуса.

Двигательные единицы типа FR по своим морфо-функциональным характеристикам занимают промежуточное положение между типами FF и S.

Мотонейрон вызывает возбуждение и сокращение одновременно всей группы мышечных волокон, входящих в двигательную единицу.

Все скелетные мышцы по составу являются смешанными, т.е. образованы мышечными волокнами двигательных единиц разного типа.

Физиологическая степень сокращения скелетной мышцы контролируется:

1) количеством возбужденных двигательных единиц;

2) частотой импульсной активности каждого мотонейрона;

3) синхронизацией импульсной активности различных двигательных единиц во времени.

Ведущим является механизм вовлечения в процесс возбуждения высокопороговых двигательных единиц, который позволяет быстро и эффективно увеличивать силу мышечного сокращения. Чем больше высокопороговых двигательных единиц мобилизуется в процесс возбуждения, тем больше сила сокращения мышцы.

Плавная регуляция силы сокращения обеспечивается изменением частоты разрядной деятельности двигательных единиц. Чем больше частота импульсации двигательных единиц, тем больше сила сокращения мышцы.

Совпадение во времени разрядной деятельности мотонейронов отдельных двигательных единиц называется синхронизацией. Чем большее количество двигательных единиц работает синхронно, тем больше сила сокращения мышцы.

Оценка деятельности двигательных единиц осуществляется с помощью электромиографии (ЭМГ) – метода исследования электрической активности мышц в покое и во время их сокращения. Кривая, отражающая графическую регистрацию электрической активности мышц, называется электромиограммой.

В ЭМГ применяют много различных типов отводящих электродов. С точки зрения возможностей использования наиболее существенным признаком электродов является размер их отводящей поверхности. Поэтому целесообразно выделять два типа электродов: электроды с малой отводящей поверхностью, которые благодаря своей хорошей избирательности позволяют внеклеточно регистрировать ПД одной двигательной единицы, и электроды с большой отводящей поверхностью, регистрирующие так называемую интерференционную (суммарную) электромиограмму, которая представляет собой результат интерференции ПД многих двигательных единиц, находящихся в области отведения биопотенциалов. При этом учитывается, что существует примерно линейная зависимость между интегрированной амплитудой потенциалов электромиограммы и развиваемой силой мышцы.

Применение электродов с малой площадью отведения позволяет исследовать параметры ПД отдельных двигательных единиц и мышечных волокон. Отведение биопотенциалов игольчатым электродом является основным в клинической миографии, ориентированной на диагностику первично-мышечных и нервно-мышечных заболеваний.

Преимуществами электромиографии с помощью поверхностных электродов являются атравматичность, отсутствие риска инфекции, простота обращения с электродами. Безболезненность исследования не налагает ограничений на количество однократно исследуемых мышц, делает этот метод предпочтительным при обследовании детей, а также при физиологическом контроле в спортивной медицине или при исследовании с применением сильных движений. Этот метод также предпочтителен в случаях поражений на супрануклеарном уровне, когда параметры активности отдельных двигательных единиц не изменены и нарушения касаются главным образом общей организации активности мышечного аппарата.

При полном расслаблении мышцы у здорового человека использование поверхностных электродов не позволяет уловить сколько-нибудь выраженных колебаний потенциалов, может быть отмечена лишь низкоамплитудная (до 5-10 мкВ), нередко теряющаяся в шуме, интерференционная электрическая активность.

При возрастании напряжения мышцы происходит мобилизация в процесс возбуждения высокопороговых двигательных единиц, что приводит к интерференции ПД, в результате чего электроды с большой площадью отведения регистрируют суммарную электрическую активность мышцы. Увеличение количества работающих двигательных единиц сопровождается увеличением амплитуды колебаний интерференционной электромиограммы.

Общая величина электрической активности мышцы является одним из важнейших количественных параметров интерференционной электромиограммы. Наиболее простой принцип оценки электрической активности — регистрация с помощью фильтров так называемой «огибающей», которая наглядно отражает динамику электрической и сократительной активности мышцы.