college 9

Question 1

Kies het juiste alternatief.
A. binnen 1 motor unit kan de myosinesamenstelling tussen de vezels behoorlijk verschillen
B. hybride vezels moeten wel tot verschillende motor units behoren
C. rode spiervezels behoren in het algemeen tot de grotere motor units
D. de vezels behorende bij 1 unit zullen willekeurig verdeeld liggen over een groot deel van de dwarsdoorsnede van de spier

Answer 1

D. Is juist

Question 2

Hoeveel van de maximale isometrische kracht die je spieren hebben kun je gebruiken (‘eruit halen’) als je zelf maximaal kracht levert (dus tijdens een MVC: maximaal vrijwillige isometrische contractie)?

Answer 2

Afhankelijk van de getraindheid en hoeveel spiergroepen er tegelijk actief zijn: 70-100%. Voor dynamische (excentrische) contracties liggen deze percentages lager. Voor concentrische contracties is er nog onduidelijkheid in de literatuur.

Question 3

De ‘simpele’ aansturing vindt plaats m.b.v. reflexen via:

Answer 3

Pijnreceptoren
Golgi-peeslichaampjes
Spierspoeltjes

Question 4

waar liggen de cellichamen van pijnreceptoren?

Answer 4

dorsale ganglion

Question 5

Bij pijnprikkels gaat het cellichaam vuren wat leidt tot:

Answer 5

tot inhibitie (via het rode inhiberende interneuron) van de alfa-motorische-voorhoorncellen van ipsilaterale (zelfde kant) strekkers (strekken stopt) en via exciterende interneuronen tot excitatie van de ipsilaterale flexiespieren (actieve buiging).

Question 6

wat is er als er een cross-over plaats vindt?

Answer 6

Er vind ook een cross-over plaats, waardoor het contralaterale been (reflexmatig) strekt, zodat je niet omvalt als je je gewicht verplaatst naar het niet-pijnlijke been.
Even later (groen) word je je ook bewust van het feit dat je in een spijker hebt getrapt.

Question 7

Hoe ziet het ruggenmerg eruit?

Answer 7

In het ruggenmerg liggen de neuronen (grijs) in een vlindervorm binnenin, terwijl de zenuwbanen (witte stof) aan de buitenkant lopen (in de hersenen zit juist de grijze stof aan de buitenkant).

Question 8

Golgi-peeslichaampjes registreren ?

Answer 8

kracht

Question 9

Plotselinge grote krachten (struikelen over boomwortel) geven en wat is er hiermee?

Answer 9

reflexmatige inhibitie van de actieve spiergroep (en activatie van de antagonist). Deze inhibitie treedt ook op als we de maximale excentrische krachten van grote spiergroepen willen bepalen met een sterke motor (dynamometer) tijdens vrijwillige aansturing

Question 10

hoe kan de vrijwillige aansturing geremd worden?

Answer 10

De spier wil verkorten, maar de motor rekt hem op en de motor is heel sterk: dit levert grote krachten op, waardoor de vrijwillige aansturing geremd wordt. Hierdoor neemt de kracht af en is de kans op bv. pees- of spierscheuring afgenomen.

Question 11

de inhibitie vindt plaats via ?

Answer 11

activatie van interneuronen (rood) die de neurotransmitter glycine afgeven aan de alfa-motorische-voorhoorncellen, waardoor deze laatste gehyperpolariseerd raken: hun rustmembraanpotentiaal komt verder onder de drempelpotentiaal te liggen en de voorhoorncellen daarmee lastiger te prikkelen worden.

Question 12

nuclear bag

Answer 12

gevoelig voor verandering van lengte (rek)

Question 13

nuclear chain

Answer 13

gevoelig voor lengte

Question 14

Via spierspoeltjes worden:

Answer 14

1. Externe lengteveranderingen van de normale spiervezels gecorrigeerd (tegengewerkt), zoals bij tik op pees
2. Gevoeligheden van sensoren aangepast aan spierlengte (ze ondersteunen de excitatie).

Question 15

Waarom zal het met de spontane reflexmatige spieractiviteit tijdens whole body vibration wel mee(-/tegen)vallen?

Answer 15

Tijdens vibratietraining worden alle spieren getrild, dus zowel agonisten als hun antagonisten. De inhiberende werking van de spierspoelreflex op de antagonisten is één van de redenen waarom het niet erg aannemelijk is dat er erg veel reflexmatige spieractiviteit kan worden opgewekt met vibratietraining. Als we met gebogen benen staan, dan bedraagt de EMG-activiteit in de quadricepsspieren ongeveer 15% van die tijdens een MVC.
Tijdens vibratie wordt dit ongeveer 20-25% (dit is nog altijd erg ver verwijderd van de minimale trainingsprikkel die bv. nodig is om een spier sterker te maken: >70 % MVC).

Question 16

Noem eens eens een voorbeeld(beweging) uit de sportpraktijk, waarbij we gebruik maken van de spierexcitatie die het gevolg is van spierspoelreflexen.

Answer 16

Alle plyometrische oefeningen. Dit zijn bewegingen die beginnen met (actieve) rek van de spier: excentrisch, gevolgd door concentrisch. Dit wordt ook wel de stretch-shortening cycle genoemd. Bij het schieten van een bal wordt het been eerst naar achteren gezwaaid: rek van de m. iliopsoas en de rectus femoris. Deze spieren zullen vervolgens krachtiger samentrekken in de concentrische fase, waardoor het been weer naar voren slingert, waarna de voet tegen de bal komt. Ook bij het speerwerpen en discuswerpen vindt dit plaats (maar dan voornamelijk met de borstspieren: m. pectoralis major). Tijdens sprinten en kaatssprongetjes zijn de kuiten plyometrisch actief: ze worden gerekt tijdens de landing en contraheren, ondersteund door spierspoelreflexen, tijdens de afzetfase.

Question 17

wat doen Nuclear chain fibres (kernen centraal in een ‘ketting’)

Answer 17

registreren lengte

Question 18

bag fibres (kernen centraal op een ‘kluitje’)

Answer 18

registreren allen verandering van lengte (rek)

Question 19

Ia-afferenten, wat is daar mee?

Answer 19

Omdat er Ia-afferenten in zowel de bag- als de chain-vezels zitten, is het signaal in Ia-afferenten een mix van reacties op lengte en lengteverandering.
Type II afferenten (secondary afferents) komen van de chain-vezels en de elektrische signalen die door de II-afferenten lopen zijn vooral een indicatie voor spierlengte (en niet de verandering in spierlengte).

Question 20

Via gamma-activiteit:

Answer 20

I. worden spierspoeltjes op meetgevoelige lengte gehouden. De gevoeligheid van het centrale (sensorische) deel van de spierspoeltjes wordt tijdens spierverkorting en -verlenging op peil gehouden door de contractiele uiteinden van de spierspoeltjes die efferente aansturing krijgen van de gamma-motoneuronen: als de vezels van alfa-motoneuronen verkorten, dan zullen de uiteinden van de spierspoeltjes ook contraheren om het centrale deel van de spoeltjes op de meetgevoelige lengte te houden.

II. kunnen spierspoelsensoren door gamma-neuronen
geprikkeld worden (b) dat kan leiden tot ondersteuning van de
activatie van de alfa-neuronen en verkorting van de ‘normale’ 
(extrafusale) spiervezels (c). Spiercontracties worden ook ondersteund via gamma-activiteit: de uiteinden van de spierspoeltjes contraheren en daardoor wordt het centrale deel van de spoeltjes opgerekt, net zoals dat bij plotselinge rek zou gebeuren. Het gevolg is dan ook een excitatie van de alfa-motoneuronen (via de Ia-afferenten), waardoor de extrafusale spiervezels verkorten om de geregistreerde ‘rek’ tegen te gaan.

Question 21

Behalve reflexmatige exciterende dan wel inhiberende prikkels ontvangen alfa- (en gamma-)motoneuronen ook ?

Answer 21

‘descending input’. Tijdens vrijwillige contractie is er bv. een sterke exciterende invloed vanuit bv. de motorische cortex naar alle motoneuronen van spiergroepen die moeten contraheren.
Daarnaast zijn er ook nog speciale interneuronen (Renshaw-cellen) in het ruggenmerg, die als het ware een rem vormen op de activiteit van de alfa-motorische-voorhoorncel:

Question 22

Renshaw-inhibitie;

Answer 22

zij dempen de vuurfrequentie van de alfa-motoneuronen iets (een extra ingebouwde regeling).

Question 23

Hoe werkt het met de exciterende en inhalerende prikkels

Answer 23

Van iedere afzonderlijke spier(groep) liggen de alfa- (en gamma-)motorische-voorhoorncellen redelijk dicht bij elkaar in het ruggenmerg. Daarom zullen alle alfa-motoneuronen van een bepaalde spier grofweg dezelfde exciterende en inhiberende prikkels ontvangen.
Tijdens een spiercontractie overheersen de exciterende prikkels (bv. de aansturing vanuit de cortex, hersenstam, van interneuronen in ruggenmerg, etc.) op de totale motoneuronpool (alle motoneuronen behorende bij een bepaalde spier(groep).

Question 24

Eenvoudige beschrijving van motor-unitrekrutering volgens het size principle.

Answer 24

De membraanweerstand (R) van kleine motoneuronen is groter dan die van grotere neuronen.

Via V=IxR (wet van Ohm) betekent dit dat eenzelfde excitatiestroom (I) leidt tot een grotere spanningsverandering (V) over de membraan van de kleinere neuronen (met grote R) dan over dat van de grotere neuronen.

Dus: bij gelijke excitatie (I) zal een kleine alfa-motorische-voorhoorncel eerder vuren (actiepotentialen naar de spier sturen) dan een grotere α-motorische-voorhoorncel (om deze laatste te laten vuren is een sterkere prikkel, ‘meer excitatie’ nodig).

Tijdens vrijwillige spiercontracties van opklimmende intensiteit voelen/ervaren wij zelf ook dat het steeds moeilijker wordt om de kracht nog verder te laten toenemen.

 Dus: om ook de grootste motor units te rekruteren en te laten vuren met hoge vuurfrequenties is een grote centrale drive (effort) nodig vanuit de hersenen.

Question 25

Tijdens submaximale isometrische contracties (0-80% MVC) in een niet-vermoeide spier is er een wat voor verband?

Answer 25

een positief lineair verband tussen de gemiddelde piekgrootte van het EMG-signaal en de kracht. Het toenemen van het EMG met de kracht betekent dat er meer signalen (actiepotentialen) uit de spier worden opgepikt. Dit betekent waarschijnlijk dat er meer motor units gaan vuren (recruitment) en/of dat de vuurfrequentie van motor units omhoog gaat (meer actiepotentialen per tijdseenheid: rate coding). Om echt iets te kunnen zeggen over het vuurgedrag van de motor units is echter een ander type EMG-registratie nodig, waarmee je dichter bij de spiervezels komt en daardoor veel selectiever signalen kan oppikken met je elektrode.

Question 26

hoe kan je actiepotentialen meten op bijv de huid?

Answer 26

oppervlakte-EMG Doordat er in de spier zoveel signalen door elkaar lopen: ziet het EMG signaal (onder) er op de huid chaotisch uit en kunnen de afzonderlijke actiepotentialen niet herkend worden. Wel wordt de uitslag van het signaal groter indien de kracht toeneemt

Question 27

Toename oppervlakte-EMG betekent:

Answer 27

1. dat er meer motor units gaan vuren (recruitment) volgens size principle en/of 2. dat de vuurfrequentie van motor units toeneemt (meer actiepotentialen per tijdseenheid: rate coding).

Question 28

Bij ‘rate coding’ denken jullie natuurlijk gelijk aan? (welke relatie?)

Answer 28

De stimulatiefrequentie-krachtrelatie. Door rate coding is een heel nauwkeurige krachtregulatie mogelijk

Question 29

Hoe noem je deze relatie van rate coding

Answer 29

Dit is de stimulatiefrequentie-krachtrelatie voor de hele spier (alle motor units worden gestimuleerd met een elektrode op de zenuw). Bedenk dat deze relatie voor de afzonderlijke motor units dezelfde vorm heeft, maar naar links of naar rechts kan zijn verschoven t.o.v. van deze getoonde relatie (die als het ware representatief is voor de gemiddelde motor unit in deze spier).

Question 30

Hoe verwacht je dat deze relaties lopen voor respectievelijk een snelle (type II) unit en een langzame (type I) unit?

Answer 30

Als je selectief afzonderlijke axonen stimuleert (doen we niet bij BW, maar zie bv. Andy Fuglevand et al.), dan kun je de afzonderlijke stimulatiefrequentie-krachtrelaties maken van afzonderlijke motor units bij de mens.

Question 31

wat is de rekruteringsdrempel

Answer 31

kracht niveau de unit begint te vuren Met kleine elektroden in de spier kun je de vuringen (actiepotentialen) van 1 vezel (motor unit) oppikken

Question 32

Spike-triggered averaging:

Answer 32

een methode om een schatting te krijgen van de twitch-grootte van een unit tijdens vrijwillige contracties. - langdurig aanspannen - vuurfrequentie <10 Hz - krachtresponsjes direct na elke actiepotentiaal middelen, waardoor de ruis (vuringen van andere units die toevallig samenvallen) uitmiddelt

Question 33

wat nog meer over het spike-triggerd averaging?

Answer 33

Tijdens vrijwillige contracties kun je de vuringen van een motor unit correleren met de verandering in totaalkracht vlak na iedere vuring (actiepotentiaal). Voorwaarde is dat de motor unit een lage vuurfrequentie heeft, zodat je zuivere twitch-responsen van die unit kan registreren (zonder fusie). Indien je de kracht langdurig constant houdt en de twitch-respons middelt over genoeg vuringen, middel je de ‘toevallige’ ruis (vuringen van andere units) uit en hou je de zuivere krachtbijdrage van 1 unit over: spike-triggered averaging

Question 34

Met spike-triggered averaging heeft men ontdekt dat

Answer 34

``` dat motor units worden gerekruteerd volgens de grootte van hun kracht. Kleine units (in de FDI) worden tijdens vrijwillige abductie van de wijsvinger eerder gerekruteerd dan grotere (sterkere) units. Natuurlijk is de kracht die je meet het gevolg van zeer veel motor units, maar die vuren asynchroon en random t.o.v. van de unit die je meet. Door uitmiddelen kun je de random krachtfluctuaties die het gevolg zijn van de vuringen van andere units uit het krachtsignaal filteren en houd je de grootte van de twitch-respons van jouw unit over (spike-triggered averaging). Met dit type onderzoek heeft men ontdekt dat motor units worden gerekruteerd volgens de grootte van hun kracht. Kleine units (in de FDI) worden tijdens vrijwillige abductie van de wijsvinger (index) eerder(=makkelijker=bij een lagere kracht) gerekruteerd dan grotere (sterkere) units. ```

Question 35

Lage krachten:

Answer 35

Met kleine units blijft nauwkeurige krachtregulatie ondanks rekrutering mogelijk Dit leidt ertoe dat bij lage krachten (fijne motoriek) de bewegingsuitvoering niet enorm verstoord raakt, doordat wanneer er een extra unit wordt gerekruteerd, deze unit klein zal zijn en dus ten gevolge van iedere vuring (=actiepotentiaal) weinig (extra) kracht levert. Als het gaat om veel kracht leveren (springen of hard knijpen), dan is de fijne motoriek vaak minder belangrijk en gaat het meer om een zo groot mogelijke kracht (of vermogen=Fxv) en dan is het dus handig om grote motor units in te schakelen.

Question 36

Naast rekrutering is er nog een mogelijkheid om kracht te reguleren, namelijk via rate coding:

Answer 36

de kracht die een unit levert hangt niet alleen af van zijn grootte (het aantal spiervezels), maar ook van de vuurfrequentie (de stimulatiefrequentie).

Question 37

Bij kleine spieren (A: fijne motoriek) is rekrutering

Answer 37

``` is rekrutering al compleet bij lage krachten (kleine units). Rate coding zorgt ervoor dat nauwkeurige krachtregulatie ook mogelijk blijft bij hoge krachten. In kleinere (meer distale) spieren zijn bijna alle units al gerekruteerd op 50% MVC. De units en dus ook hun motoneuronen zijn dan ook relatief klein en dus makkelijk te exciteren. Doordat de units klein zijn, is nauwkeurige krachtregulatie mogelijk over de hele kracht-range van 0 tot 100%. ```

Question 38

in grotere spieren gaan de allergrootste units pas vuren bij?

Answer 38

90% MVC. Met andere woorden: voor de grootste units van het been ligt de rekruteringsdrempel op 90% MVC. Bij dergelijke hoge krachten, die optreden tijdens grof motorische vaardigheden (bv. springen), is fijne regulatie van de kracht van ondergeschikt belang.

Question 39

wat gebeurt er bij maximaal explosieve bewegingen (ballistische bewegingen?

Answer 39

indien de deelnemer in staat is om zijn spier maximaal aan te sturen, alle motor units tegelijk ingeschakeld. De snelste motor units kunnen aan het begin van dergelijke contracties (kortdurend: 2, 3, 4 pulsen) vuren met frequenties tot wel 300 Hz: dan komt er dus snel veel Ca2+ vrij en bouwt de kracht heel snel op. Na specifieke training van een bepaalde maximaal explosieve / ballistische beweging gaan meer units bij aanvang vuren met dergelijke hoogfrequente pulsfrequenties.

Question 40

Hoe weten/meten we nu welke motor units bij een bepaalde type inspanning gerekruteerd worden en welke niet? Eigenlijk zijn er drie methodes, elk met hun eigen voor- en nadelen, die alle drie bij BW gebruikt zijn:

Answer 40

Single motor unit EMG Glycogeendepletie CrP(creatinefosfaat)-afbraak

Question 41

Single motor unit EMG(elektrisch) proces:

Answer 41

Hiertoe wordt eerst met een naaldje een elektrode (die bestaat uit vier aan elkaar gelijmde heel dunne geïsoleerde staaldraadjes) in de spier gebracht (dit is het enige moment waarop de proefpersoon iets voelt: vergelijkbaar met prikje voor bv. bloedafname). Vervolgens wordt de naald weer uit de spier gehaald en blijven de uiteinden van de draadjes in de spier zitten. De uiteinden die uit de spier steken worden verbonden met EMG-versterkers. Door nu bv. de kracht te meten die de proefpersoon levert tijdens knie strekken en tegelijkertijd naar het EMG-signaal te kijken, kunnen we belangrijke informatie verkrijgen omtrent het vuurgedrag (rekutering en rate coding) van afzonderlijke units

Question 42

Single motor unit EMG(elektrisch)

Answer 42

Dit uiteinde van de elektrode zit dus in de spier, heel dicht tegen omliggende spiervezels aan. Afhankelijk van de ligging van een spiervezel t.o.v. de elektrode, kunnen actiepotentialen die over die spiervezel lopen het best worden geregistreerd met bv. de combinatie 1-2 (EMG-kanaal 1) of misschien juist de combinatie 3-4, indien 3-4 toevallig dichter in de buurt van de spiervezel zit. Hoe dichter de spiervezel bij de elektrode zit, des te scherper de pieken in het EMG (en des te scherper en harder het geluid als je de signalen hoorbaar maakt via luidsprekers). De ligging van een spiervezel t.o.v. de elektrode (en andersom dus) bepaalt dus de amplitude van het signaal, maar ook de vorm van de actiepotentiaal. Twee spiervezels die bij verschillende (gerekruteerde) motor units horen en beide dicht in de buurt van de elektrode liggen, zullen waarschijnlijk net iets anders lopen t.o.v. de elektrode. De vuringen van deze twee (of meer) motor units zijn dus op basis van verschillen in amplitude en vorm van hun actiepotentialen van elkaar te onderscheiden.

Question 43

hoe ziet het eruit als units worden gerekruteerd

Answer 43

Met toename van de kracht worden er meer units gerekruteerd (twee van hen hebben toevallig een vezel in de buurt van de elektrode). De unit die als eerste wordt gerekruteerd heeft op het plateau de hoogste vuurfrequentie. Aan het eind van het plateau is er vermoeidheid opgetreden (50% MVC is best zwaar om vol te houden) en om te voorkomen dat de kracht inzakt wordt er nog een extra unit ingeschakeld (die vuurt maar 4 keer). Vervolgens wordt de kracht weer afgebouwd en kan de de-rekruteringdrempel (dt) van de units bepaald worden. Hierbij geldt: wie het eerst aanging (unit 1), gaat als laatste uit.