Как в голове возникает сигнал о мышечной усталости?

Длина отрезка времени, в течение которого мы способны добровольно активизировать работу своих мышц зависит от мотивации и силы воли или физического состояния, а также от степени усталости мышц. Последнее чаще приводит к заметному и ощутимому ухудшению исполнения тех или иных физических задач. Долгое время, результаты исследования мышечной усталости в основном, были ограничены лишь выявлением определенных изменений в самих мышцах.

Теперь, в совместном исследовательском проекте ученые Университета Цюриха и Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH) решили сконцентрировать внимание на мозговых процессах, протекающих во время усталости мышц человека. Под руководством нейропсихолога Кая Лутса (Kai Lutz) из Университета Цюриха в сотрудничестве с Урсом Бутеллье (Urs Boutellier) из научно-исследовательского института движений человека и спорта, группа ученых впервые обнаружила деятельность нервных клеток, которая связана с уменьшением деятельности мышц в течение тяжелых физических нагрузок или упражнений. Третья и заключительная часть этой серии экспериментов, была опубликована в журнале "European Journal of Neuroscience".

На начальном этапе анализа, исследователи показали, что нервные импульсы из мышц, которые очень схожи с информацией о боли, тормозят деятельность первичной моторной коры в течение утомительных, требующих огромное количество энергии упражнений. Им удалось доказать это в ходе эксперимента, где они наблюдали за участниками, совершающими упражнение, при котором у них сокращались и расслаблялись мышцы бедра, до тех пор пока у них не заканчивались силы. Если то же самое упражнение было проделано под наркотизацией спинного мозга (спинальная анестезия), прерывая, таким образом, передачу информации от мышцы до первичной моторной коры головного мозга, соответствующие процессы, обеспечивающие сигнал усталости мышц, становились значительно более слабыми, чем когда передача информации мышц не была прервана.

На втором этапе исследователям с помощью магнитно-резонансной томографии удалось локализовать области мозга с повышенной активизацией, отмеченной незадолго до прерывания изнуряющих, тяжелых физических упражнений, которые таким образом участвуют в процессе, сигнализирующем о прерывании. Таламус и инсулярная (островковая) кора – две области, анализирующие информацию, которая указывает на угрозу такого типа для организма как, например, боль или голод.

На третьем этапе анализа было определено, что процесс торможения действительно влияет на моторную функцию посредством островковой коры. В тестах, в которых исследователи использовали эргометр (прибор для выполнения и измерения дозированной механической работы), было выяснено, что связь между островковой корой и первичной моторной областью мозга становилась более интенсивной по мере развития усталости. "Это вполне может считаться подтверждением того, что нервная система не только передает определенную информацию мозгу, но также оказывает регулирующий эффект на моторную функцию", сообщили исследователи, сложив результаты всех трех этапов анализа. Кай Лутс сказал, что данные результаты являются открытием новой научно-исследовательской области, отметив в своем сообщении следующее: "Сведения стали важным шагом на пути открытия роли мозга в мышечной усталости. Основываясь на этих исследованиях, специалисты смогут не только разрабатывать стратегии для оптимизации работы мышц, но и подробно исследовать причины сокращения работы мышц при различных болезнях". Упадок сил или спад физической деятельности является симптомом, который часто наблюдается в ежедневной клинической практике. Это может являться последствием побочного эффекта определенных медикаментов. Хотя, чаще всего, так называемый хронический синдром усталости часто диагностирован в отсутствии какой-либо явной причины.

Оригинал (на англ. языке): Medicalxpress

• Удивительное открытие: свет может заставить воду испаряться без нагревания
• Археологи обнаружили самую древнюю деревянную структуру в мире
• Ненаблюдаемые резервуары вируса гриппа типа A у свиней могут представлять потенциальные проблемы с предупреждением об эпидемии в ранней стадии
• Китайский ресторан может накормить своих посетителей камнями
• Люси - древний человек, ходивший полностью прямо, и у нее были развитые мышцы
• Половина крупнейших озер в мире теряет воду
• Обнаружены руины римской башни-сторожевой возрастом 1,700 лет в Швейцарии
• Ученые обнаружили причину быстрого таяния льда в Гренландии