Các kiểu co của cơ vân

 Các kiểu co cơ

 Theo sự thay đổi sức căng và chiều dài của cơ, người ta chia ra co đẳng trường và co đẳng trương.   Co cơ  đẳng trường (osometric) là co cơ mà các sợi cơ không thể co ngắn lại, nhưng sức căng của cơ tức trương lực tăng lên.  Co cơ đẳng trương (isotonic) là sự co cơ, trong đó các sợi cơ ngắn lại, nhưng sức căng của cơ không thay đổi.  

 Trong cơ thể, các cơ có thể co cả đẳng trương và đẳng trường. Nhưng hầu hết co cơ là sự hỗn hợp của cả hai loại co. Khi đứng, người ta căng cơ tứ đầu để xiết chặt khớp gối và giữ cho chân cứng. Đó là co đẳng trường. Ngược lại, khi người ta nâng tự do một vật nhẹ bằng cơ nhị đầu, đó là co cơ đẳng trương. Co các cơ chân trong lúc chạy là sự hỗn hợp của co cơ đẳng trường và co cơ đẳng trương: co đẳng trường giữ cho chân cứng khi chân chạm lên mặt đất và co đẳng trương để chuyển động các chân.   

Theo cách tác động vào cơ cũng như hình thức co, người ta chia ra co cơ đơn độc và co cứng.

1. Co cơ đơn độc

  Kích thích trực tiếp lên cơ hoăc lên dây thần kinh vận động của cơ bằng một kích thích đơn lẻ với cường độ đủ mạnh sẽ gây ra co cơ đơn độc. Một lần co cơ đơn độc có 3 giai đoạn hay còn gọi là 3 pha: giai đoạn tiềm tàng, giai đoạn cơ co và giai đoạn cơ giãn. 

 Giai đoạn tiềm tàng là khoảng thời gian ngắn kể từ lúc tác nhân kích thích bắt đầu tác động lên cơ cho đến khi cơ bắt đầu co. Theo phương pháp ghi co cơ thường dùng trên trụ ghi thời gian tiềm tàng chiểm khoảng 0,01 giây, còn theo phương pháp ghi bằng máy ghi điện cơ hiện đại thời gian tiềm tàng chỉ khoảng 0,0025 giây.

 Giai đoạn cơ co diễn ra ngay sau giai đoạn tiềm tàng. Thời gian giai đoạn co của cơ thường vào khoảng 0,04 giây. Tuy nhiên, thời gian giai đoạn co của cơ tuỳ thuộc vào các loài động vật. Ví dụ, giai đoạn co của cơ cánh côn trùng là 0,003-0,004 giây, cơ của ếch là 0,04 giây, của thỏ 0,07 giây, của rùa  4 giây. 

Thời gian co của cùng một cơ còn phụ thuộc vào trạng thái chức năng của cơ, vào nhiệt độ và các điều kiện khác. Khi tăng nhiệt độ thời gian co cơ giảm xuống, khi mệt mỏi thời gian co của cơ tăng lên.

  

Lực cơ co thể hiện trên đồ thị bằng biên độ co cơ. Lực co cơ đơn độc của một sợi cơ độc lập không phụ thuộc vào cường độ kích thích, nghĩa là tuân theo quy luật “tất cả hay không có gì”. Song lực co của cơ được cấu tạo từ nhiều sợi cơ lại có sự phụ thuộc vào cường độ kích thích. Kích thích gián tiếp chế phẩm cơ - thần kinh bằng dòng điện dưới ngưỡng, cơ không co. Kích thích dòng điện ngưỡng cơ co lại. Tiếp tục tăng cường độ dòng điện lên trên ngưỡng cơ sẽ co mạnh hơn. Hiện tượng này được giải thích bằng sự liên quan giữa cường độ kích thích với số lượng các sợi cơ được hưng phấn. Tuy nhiên, khi cơ co tối đa, thì dù dòng điện có lớn mấy đi nữa, lực co của cơ cũng không thể tăng hơn nữa. 

Giai đoạn cơ giãn xảy ra tiếp sau giai đoạn cơ co, thời gian giãn ở cơ ếch là 0,05 giây. Ở các động vật khác nhau, ở các cơ khác nhau thời gian cơ giãn khác nhau. Ngoài ra thời gian cơ giãn còn phụ thuộc vào trạng thái chức năng của cơ và vào tuổi tác.  

2. Co cứng

 Trong  điều kiện tự nhiên các cơ vân trong cơ thể thường nhận từ hệ thần kinh trung ương không phải một xung động, mà một loạt các xung động nối tiếp nhau. Dưới ảnh hưởng của những loạt xung động như vậy sẽ gây ra co cơ mạnh và kéo dài, được gọi là co cứng.  

Co cứng cơ vân ở người được gây ra bằng một loạt xung thần kinh với tần số không dưới 20 xung/giây. Tần số các xung thích hợp nhất để gây co cứng ở người giao động từ 115 đến 200 xung/giây. Kích thích cơ dép của ếch với tần số 20-30 xung/giây gây được co cứng cơ này. Cơ của một số loài côn trùng co cứng xảy ra khi kích thích có tần số đạt trên 300 xung/giây.   

 Co cứng cơ vân ở người được gây ra bằng một loạt xung thần kinh với tần số không dưới 20 xung/giây. Tần số các xung thích hợp nhất để gây co cứng ở người giao động từ 115  đến 200 xung/giây. Cơ chế tạo ra co cứng  được giải thích như sau: Khi khoảng cách giữa các xung kích thích vào dây thần kinh vận động truyền đến cơ dài hơn thời gian co cơ đơn giản, thì cơ vân kịp co lại và giãn ra. Trong trường hợp này ta ghi được co cơ đơn độc. Khi khoảng cách giữa các xung kích thích ngắn hơn thời gian co cơ đơn giản, thì cơ co lại khi nhận được kích thích và chưa kịp giãn ra đã bị một xung động mới truyền đến gây co tiếp. Các lần co cơ nối tiếp nhau trong trường hợp này sẽ chồng lên nhau và tạo ra một đường co cơ tổng hợp có biên độ cao dần.

Tùy thuộc vào tần số các xung kích thích sẽ nhận được co cứng răng cưa hay co cứng trơn.

 

Đồ thị co cơ đơn độc được biểu thị bằng đường cong ngắt quãng. Số trên các đồ thị là tần số kích thích. Kích thích bằng tần số 20-35 xung/giây gây ra co cứng răng cưa, còn bằng tần số 115 xung/giây gây ra co cứng trơn. 

 Co cứng răng cưa xảy ra trong trường hợp tần số kích thích tương  đối thấp, khoảng cách giữa hai kích thích nhỏ hơn thời gian cơ co và cơ giãn, nhưng lớn hơn thời gian cơ co. Trong trường hợp tần số kích thích cao, thời gian giữa hai kích thích bằng hoặc ngắn hơn thời gian cơ co, sẽ nhận được co cứng trơn. Sau khi ngừng kích thích gây co cứng, các sợi cơ lúc đầu không giãn ra hoàn toàn, chiều dài của chúng chỉ trở lại bằng mức ban đầu sau một thời gian nhất định. Hiện tượng này được gọi là co cứng tồn dư.   

3. Đơn vị vận động

 Mỗi sợi thần kinh vận động thường phân bố đến nhiều sợi cơ khác nhau. Tất cả các sợi cơ cùng với sợi thần kinh vận  động  điều khiển chúng  được gọi là  đơn vị vận động. Số lượng các sợi cơ trong một đơn vị vận động trong các cơ vân của người giao động trong phạm vi rất lớn. Nhìn chung, những cơ nhỏ, vận động nhanh và cần bảo đảm tính chính xác cao có ít sợi cơ trong một đơn vị vận động. Ví dụ, một số cơ thanh quản chỉ có 2 đến 3 sợi cơ trong một đơn vị vận động, trong đó mỗi sợi cơ nhận sự điều khiển của một số sợi thần kinh. Ngược lại những cơ lớn vận động tương đối chậm và không cần sự kiểm soát chính xác thì có nhiều sợi cơ hơn, có thể đến 3000 sợi trong một đơn vị vận động. Ví dụ, phần lớn cơ bụng và chân trung bình có hàng trăm sợi cơ, còn cơ dạng cá bơn có đến 2000 sợi cơ trong một đơn vị vận động.  

 Do tốc độ dẫn truyền hưng phấn trong các sợi thần kinh điều khiển cơ vân rất lớn, nên các sợi cơ hợp thành đơn vị vận động, thực tế được chuyển sang trạng thái hưng phấn cùng một lúc. Trên đường ghi điện thế của đơn vị vận động có nhiều điện thế hoạt động của các sợi cơ cùng hưng phấn. Điện thế hoạt động của các sợi cơ cùng một đơn vị vận động khác với điện cơ tổng hợp do điện thế của nhiều đơn vị vận động tạo nên.