Информация, поступающая в ваш мозг, может привести к двум возможным действиям: мысли и движению. Поскольку тестостерон связан с движением, я собираюсь описать, как ваш мозг приводит к сокращению мышц. Я также собираюсь обсудить усталость и рассказать вам, какие структуры играют ключевую роль в регулировании ваших движений. Поставьте кофеварку и снимите трубку с телефона, потому что это не совсем легкое чтение.
Связь в нервной системе электрохимическая. Это так и звучит: сочетание электрической и химической активности. Чтобы один нерв мог связаться с другим, электрический сигнал посылается по аксону нерва к постсинаптическому окончанию. Эта электрическая активность на конце терминала приводит к химическим изменениям, которые выбрасывают нейротрансмиттеры в синапс. Нейротрансмиттер присоединяется к рецепторам постсинаптической клетки и вызывает ее активацию (деполяризацию).
|
Нейронная активность: электрохимическая оргия.
Теперь давайте посмотрим, как сокращаются ваши бицепсы. Каждое сознательное движение начинается в вашем мозгу. Ваш мозг посылает нисходящий сигнал вниз по спинному мозгу к моторному нейрону, который выходит на бицепс. В данном случае речь идет о шейных позвонках 5 и 6 (С5 и С6). Двигательный нейрон выходит из спинного мозга на уровне C5-C6, а затем сливается с бицепсом. Место, где двигательный нейрон встречается с вашим бицепсом, известно как моторная концевая пластинка. Это пространство между моторным нейроном и вашими мышцами.
|
Типичная двигательная единица.
Электрическая активность двигательного нейрона из вашего мозга достигает двигательной концевой пластинки, вызывая высвобождение нейротрансмиттера ацетилхолина. Ацетилхолин прикрепляется к ацетилхолиновым рецепторам в мышцах, позволяя натрию проникать внутрь и выводить калий. Это известно как деполяризация.
Эта деполяризация вызывает высвобождение кальция в мышцах. Кальций связывается с актиновым филаментом и позволяет ему взаимодействовать с миозином. Когда миозин и актин присоединяются, ваши мышцы сокращаются. АТФ подпитывает сокращения, позволяя актину и миозину развязаться, чтобы они могли снова прикрепиться и сокращаться дальше. Если АТФ отсутствует, актин и миозин не могут разъединиться, и ваши мышцы заканчиваются трупным окоченением. Пока присутствуют АТФ и кальций, мышцы могут продолжать сокращаться.
Мышечные волокна и усталость
Когда мышечные волокна выпадают из-за усталости, это происходит потому, что не хватает АТФ для питания сокращений. Вот общий обзор того, как большие, средние и мелкие мышечные волокна утомляются при сокращениях.
Большие мышечные волокна (тип IIB/X) – Ваши самые крупные мышечные волокна зависят от энергетической системы АТФ-ПК, которая не может генерировать много АТФ. Система АТФ-ПК может производить АТФ не более 15 секунд. В большинстве случаев время до истощения ближе к 8 или 10 секундам. Вот почему ваши самые большие мышечные волокна выпадают первыми, и почему вы не можете поддерживать максимальные произвольные сокращения более 8-15 секунд.
Средние мышечные волокна (тип IIA). Волокна среднего размера зависят от анаэробного гликолиза, который представляет собой энергетическую систему, которая может производить больше АТФ, чем система АТФ-ПК. Вот почему ваши волокна среднего размера могут сокращаться в течение более длительных периодов времени. Анаэробный гликолиз может вызывать сокращения порядка минут, причем 10 минут, вероятно, являются верхним пределом.
Малые мышечные волокна (тип I) – мельчайшие мышечные волокна могут поддерживать сокращение в течение нескольких часов, потому что они полагаются на аэробный метаболизм для производства АТФ. Конечно, «аэробный» означает «с кислородом». Поскольку кислорода обычно много, АТФ также много.
|
Мелкие мышечные волокна (слева) и крупные мышечные волокна (справа).
Понял? Вернемся к торцевой пластине двигателя
Преодоление разрыва
Когда ацетилхолин высвобождается на концевой пластинке двигателя, он прикрепляется к определенным рецепторам на мышце, что приводит к шагам, которые я описал ранее. Но что происходит с ацетилхолином после того, как вы перестали сгибать руку? В конце концов, если бы ацетилхолин зависал вокруг ваших мышц, они бы не переставали сокращаться. Другими словами, ацетилхолин необходимо инактивировать.
После того, как вы закончите напрягать бицепсы для грудастых фитнес-крошек, ацетилхолин разбивается на части (инактивируется), затем транспортируется обратно в пресинаптическую клетку для повторного синтеза, чтобы его можно было снова высвободить. Это очень эффективный процесс, поскольку он локализован. Нейротрансмиттер должен приниматься непосредственно в месте выброса, чтобы ваши нервы могли очень быстро реагировать на требования нервной системы.
Похожим образом, препарат Прозак напрямую влияет на этот процесс обратного захвата, но на другой нейротрансмиттер, серотонин. Это оставляет вам больше серотонина, плавающего вокруг, чтобы продолжать активировать постсинаптическую клетку. У многих людей это усиливает чувство благополучия (отсюда и термин «антидепрессант»). Интересно, что кокаин действует на тот же механизм, что и прозак, наряду со многими другими, которые делают его не таким уж полезным для вас.
Что произойдет, если ваши нервы не смогут выделять ацетилхолин? Вы получаете паралич. Так работают нейротоксины. Нейротоксин - это вещество, которое негативно влияет на нервную передачу. Звучит как-то противно, не так ли? Ну а женщины средних лет, метросексуалы и Джоан Риверс просто обожают парализующее действие нейротоксина ботулинического токсина.
Не позволяйте безобидному названию одурачить вас: на самом деле это самый токсичный белок во вселенной. Если вы не догадались, то это сумасшедшее маленькое химическое вещество, которое восхищает врачей и огорчает неврологов: ботокс.
|
Можем ли мы говорить о смертельно парализующих нейротоксинах?
Я трачу дополнительное время на обсуждение ацетилхолина, потому что многие компании-производители пищевых добавок пытались убедить вас в том, что они могут увеличить высвобождение ацетилхолина на концевой пластине двигателя. Больше ацетилхолина означает больше мышц, верно? Неправильный. Ацетилхолина в избытке. Вот почему в вашем теле есть механизмы, чтобы инактивировать его и транспортировать обратно в нервы.
Я начал эту дискуссию, пропустив ваш мозг. Я обнаружил, что людям легче сначала усваивать новую информацию на мышечном уровне. Как только они справятся с этим, обычно более эффективно двигаться вверх, к мозгу, где все может немного усложниться
Назад в мозг
Кора - это самая внешняя область вашего мозга. Это бледно-серая структура, похожая на гриб со всеми своими вершинами и долинами (они известны как трещины). Если бы вы расплющили кору, она была бы толщиной с шесть игральных карт и размером с обеденную салфетку. Кора - «новейшая» часть человеческого мозга, и именно она отличает нас от низших видов. Другими словами, поскольку ваша кора головного мозга намного больше, чем у большинства других животных, вы хорошо подготовлены, чтобы перехитрить эту чертову кошку, которая всегда прячется за занавеской.
У вашей коры есть правая и левая стороны. Правая кора контролирует левую сторону вашего тела; левая кора контролирует правую сторону. Этот контралатеральный контроль происходит потому, что нервы перекрещиваются в нижней части продолговатого мозга, прежде чем войти в спинной мозг.
Анатомическое представление всего вашего тела находится в области коры головного мозга, называемой моторной корой (также известной как зона 4). Если вам не посчастливилось оказаться под гильотиной, а ваш бывший уронил лезвие так, что оно раскололо вам череп прямо посередине, оно пронзило вашу моторную кору.
|
Первичная моторная кора (синяя), срезанная прозрачным лезвием гильотины.
Область, расположенная ближе к средней линии вашего мозга, представляет ваши пальцы ног. Когда вы уходите от средней линии и вокруг коры головного мозга, физическое представление вашего тела сливается с вашими пальцами ног, голенями, бедрами и т. д., пока не заканчивается у вашего рта.
|
Карта тела моторной коры.
Интересно и неудивительно, что ваше тело непропорционально представлено в моторной коре. Ваш рот и пальцы занимают наибольший процент моторной коры. В этом нет ничего удивительного, поскольку каждая структура требует тонких, сложных движений. Речь - это сложный двигательный процесс, как и исполнение мелодии Шопена.
|
Ваше тело, представленное моторной/сенсорной корой головного мозга.
Если бы я поразил вашу моторную кору электрическим током в определенной области, заработал бы определенный набор мышц. Допустим, меня подрезали в пробке, и я ехал с приятелем. Если бы у меня было оборудование и если бы он захотел, я мог бы воткнуть электрод в левую часть его моторной коры в области, представляющей средний палец. Затем я выключил немного электричества и вуаля! Его правый средний палец выскакивает. Маловероятный сценарий, конечно, но он понятен. Вот отличная ссылка, которая позволяет вам делать то, что я только что описал.
Итак, я бью по области среднего пальца вашей моторной коры, и ваш средний палец оказывается в полете. Это прямой корково-спинномозговой путь от мозга к мышцам. Он также известен как нисходящий нервный тракт. Корково-спинномозговой путь является частью пирамидной двигательной системы. Причина, по которой прямой нисходящий путь называется пирамидальной двигательной системой, заключается в том, что нервы, которые инициируют путь в вашей моторной коре, имеют форму пирамид. Эй, кто не любит пирамиды?
|
Пирамидальные нейроны: все любят пирамиды.
У вас также есть непрямые пути, называемые экстрапирамидной двигательной системой, которые позволяют вашим мышцам поддерживать тонус во время повседневной деятельности. Другими словами, мышцы, которые позволяют вам оставаться в вертикальном положении, должны находиться в постоянном напряжении, иначе вы упадете на пол, как тряпичная кукла. Непрямой путь контролирует все легкие непроизвольные движения, о которых вы не думаете сознательно, например, когда вы стоите в очереди в кино. Но если парень позади вас ущипнет кейстер вашей девушки, последующие интенсивные произвольные движения будут связаны с прямым пирамидным путем.
Экстрапирамидная система может быть самым сложным аспектом двигательной системы. Он состоит из множества различных областей мозга, таких как базальные ганглии и черная субстанция, которые постоянно передают информацию обратной и прямой связи, которая регулирует моторную кору.
Если у вас возникли проблемы с разграничением пирамидной и экстрапирамидной двигательных систем, вот совет. Пирамидальная двигательная система переходит в спинной мозг, где она может напрямую воздействовать на ваши мышцы. Экстрапирамидная двигательная система не достигает спинного мозга. Вместо этого он настраивает и регулирует пирамидную двигательную систему.
Моторная кора (область 4) взаимосвязана с сенсорными областями коры (областями 1-3). Другими словами, все четыре области расположены рядом друг с другом в мозгу. Это потому, что ваш мозг требует постоянной обратной связи во время любого движения. Когда вы сгибаете гантель, информация отправляется в сенсорную область вашего мозга, которая затем поступает в моторную область. Так вы постоянно корректируете и регулируете свои движения.
Как это происходит? Читайте дальше
Сара Беллум?
Мозжечок - это особая часть вашего мозга, расположенная на затылке. В мозгу примерно 100 миллиардов нервов, и половина из них находится в мозжечке! Это часть экстрапирамидной (непрямой) двигательной системы, которая постоянно регулирует и совершенствует ваши движения.
Когда вы наблюдаете, как Тайгер Вудс размахивает клюшкой каждый раз с одинаковой точностью, это происходит потому, что его мозжечок производил движение так много раз, что его взаимодействие с нисходящей пирамидной двигательной системой является плавным и эффективным. С другой стороны, младенцы, которые учатся ходить, поначалу испытывают трудности, потому что их мозжечок еще не довел до совершенства двигательный паттерн. К счастью, у нашего мозжечка довольно хорошая память. Вот почему вы можете ездить на велосипеде после 20 лет без него.
Насколько важен мозжечок для движения? Допустим, ваш приятель - канатоходец, который к тому же чертовски богат. Он делает ставку на миллион долларов, что сможет пройти по натянутой веревке быстрее, чем вы. Вы, конечно, проиграете, если не придумаете коварный план. Если вы ударите его по затылку Луисвилльским слаггером, это повредит его мозжечок, и он не сможет ходить, не говоря уже о балансировке. (Мне, наверное, не нужно упоминать, что эта информация предназначена исключительно для развлекательных целей. Если вы собираетесь шлепнуть кого-то по затылку, убедитесь, что это не ваш друг.)
|
Не пробуйте это сразу после того, как получили удар в мозжечок.
Удивительно, но мозжечок не имеет нервов, которые входят в спинной мозг. Это действительно невероятно, учитывая, что ваш мозжечок является ключом к плавным и эффективным движениям. Как мозжечок влияет на движение? Потому что ваш корково-спинномозговой (нисходящий) путь имеет нервы, которые ответвляются в вашем мозгу и образуют синапс с мозжечком.
Если вы читали о силовых тренировках, вы, вероятно, знакомы с законом повторения. В нем говорится, что чем больше раз вы выполняете движение, тем лучше вы становитесь. Говорят, если хочешь много давить, надо много давить. Это верно. Однако большинство «экспертов» говорят вам, что это происходит из-за изменений в нервно-мышечном соединении. На самом деле повторение шаблона движения - это тонкая настройка вашего мозжечка.
Прежде чем я закончу, я должен отдать дань уважения своим профессорам и упомянуть еще кое-что. Как и все в нервной системе, пирамидные (прямые) и экстрапирамидные (непрямые) пути очень тесно связаны и должны работать вместе. По сути, даже самое простое движение включает в себя сотни взаимосвязанных путей. Я говорю о них отдельно в учебных целях, но они навсегда объединены