운동단위 motor unit:
운동뉴런의 특성과 그들이 지배하고 조절하는 근섬유 사이의 관계
큰 세포체를 가진 운동 뉴런: 속경련, 고강력, 피로 저항성이 낮은 근섬유에 지배하는 경향
작은 세포체를 가진 운동 뉴런: 지경련, 저강력, 피로 저항성이 낮은 근섬유에 지배하는 경향 있음
엘우드 헤네만의 제안
- 특정 근육을 수축시키기 위해 큰세포체를 가진 운동 뉴런보다 작은 세포체 가진 운동 뉴런 먼저 동원
- 작은 세포체 운동 뉴런이 먼저 활동전위 발생
- 뉴런의 크기 = 수상돌기의 직경과 범위, 체형의 크기, 축삭의 직경 매우 다양
henneman
1) 크기원리 : 1965년 고양이 가자미근& 비복근 지배 운동 뉴런 패턴 연구
* 가자미근
- 적색 근육
- 피로에 강한 근섬유
- 수축 시 작은 힘 발생
* 비복근
- 적색& 옅은색 근육
- 속근 섬유, 수축력 강함
* 뉴런의 흥분성↓ =뉴런 크기↑ (반비례 )
- 복측 뿌리: 전기적 활동 측정 시 더 작은 전기 신호 생성 > 운동 뉴런의 직경 반영
- 등쪽 뿌리: 구심신경, 전기적으로 자극 시 비복근 지배 운동 신경 먼저 발화
- 뉴런크기가 뉴런 모집 순서의 인과적 기전이라는 가설 제기
- 척수 회로의 구조와 운동 뉴런으로의 입력이 뉴런 모집을 제어
- 운동 뉴런과 근육에서 신경 회로와 세포 특성의 놀라운 조화로운 발달에 기여
힘 생성과 동원 순서 사이의 관계
- 운동 시스템 전반에서 공통적인 특징 ( 척추동물과, 무척추동물 )
- 여러 계산적, 에너지적 이점 제공
- 추가적인 운동 단위의 동원은 힘을 비선형적으로 증가시킴
- 스파이크 속도와 근력 생성의 억제적 비선형성 극복
- 운동 단위가 유사한 양의 힘을 생성 시 연속적인 동원에 따라 힘의 상대적 증가가 감소하지 않음
베버의 법칙
- 상대적 자극 강도에 대한 일정한 민감도를 설명
- 동원 계측 구조는 운동 단위 힘의 분해능력을 극대화하는 동시에 운동 시스템의 차원을 단순화함
크기 원칙의 이점
- 더 많은 힘 필요 시 운동 단위 힘 출력의 크기에 따라 정확한 순서대로 동원
- 작은 단위가 먼저 동원, 작업에 적합한 동원 보임
- 피로하기 쉬운 근섬유 사용 : 유기체 경험하는 피로양 최소화함
- 추가 동원으로 생성되는 힘의 상대적 변화 비교적 일정하게 유지됨
- 추가 동원으로 생성되는 힘의 상대적 변화 일정하게 유지됨
- 모든 운동단위가 유사한 힘을 생성 > 10개의 운동 단위만 활성화될 때 추가 단위 동원 시 10% 힘이 증가 / 100개 활성 시 1% 증가
대퇴사두근의 힘 생성 관련 평균 운동 단위 크기와 주파수 연구
- 운동 단위가 크기 원리에 따라 질서 있는 방식으로 모집됨
- 임상 근전도EMG 사용
- 운동 단위의 크기는 힘 생성이 증가함에 따라 선형적으로 증가
- 주파수은 최대 힘의 30%까지 일정하게 유지되다가 힘이 더 많이 생성됨에 따라 증가함
- EMG: 근육 수축 중 운동 단위의 잠재력을 볼 때 생성된 힘이 증가함에 따라 진폭과 주파수 증가
- 운동단위 느리고 낮은 힘에서 빠르고 높은 힘의 순서로 모집
크기원리와 EMG
- 운동제어 위해 근육에 전기 자극을 사용하면 크고 피로하기 쉬운 운동 단위 먼저 자극
- 전기근자극 EMS 사용으로 근수축 자극 시, 더 큰 운동 단위 축삭이 전류에 대한 저항 낮아짐
전기자극 중 인간 골격근의 모집 패턴/ Chris M. Gregory
- EMS에 의해 유도된 근섬유 모집은 공간적으로 고정
- 시간적으로 동기화된 비선택적 패턴이라고 제안
크기원리와 관련된 실험_ 1986년
- 자극된 경골근의 전도 속도, 경련 토크, 경련 상승 시간, 반이완 요인 비교 (상관관계 유의미함)
- 개별 근섬유 유형의 저도 속도가 크기원리에 포함할 수 있는 또 다른 매개변수 가능하다는 증거
- 자발적인 근육 수축 수준 높을 때, 근섬유 전도 속도 증가함
- 더 큰 힘을 내는 근육 유형의 점진적인 동원 일치함
- 뉴런이 작을수록 막 저항이 더 높음, 스파이크 임계값에 도달하기 위해 더 낮은 탈분근 전류 필요
- 운동 뉴런의 크기 증가> 입력 저항 감소