Sinnesorgan i våra muskler förutsäger framtiden

Dessa avlånga, millimeterstora strukturer utgör efter ögat och innerörat kroppens mest komplexa sinnesorgan. De försörjs av flera typer av nervtrådar. En del av dessa förmedlar information om sträckning tillbaka till hjärnan, medan andra aktiverar muskelspolarnas egna miniatyrmuskelfibrer som i sin tur styr spolarnas sträckkänslighet. Omfattningen av denna signaltrafik kan man föreställa sig om man betänker att majoriteten av snabbt ledande nervtrådar i en muskelnerv är på väg till eller från just muskelspolar.  

Muskelspolar är kända sedan mer än 100 år och deras struktur, svarsegenskaper och kopplingar till hjärnan är väl kartlagda. Däremot är fortfarande åsikterna delade om deras exakta funktion och specifikt deras roll under aktiva rörelser.

Umeåforskaren Benoni Edin har nu tillsammans med sin doktorand Michael Dimitriou, numera postdoc vid Univ. of Cambridge, visat att muskelspolarnas signaler under aktiva rörelser faktiskt förutsäger musklernas framtida tillstånd. De har använt så kallad mikroneurografi för att med hjälp av 0,2 mm tjocka elektroder instuckna i nerver hos friska försökspersoner ”tjuvlyssna” på signaltrafiken i enskilda nervtrådar under pågående handrörelser.

Den förklaring som författarna ger till muskelspolarnas förmåga att göra förutsägelser är att spolarna inte bara signalerar musklernas nuvarande tillstånd, utan att deras känslighet styrs av hjärnan med hänsyn till hur musklerna kommer att aktiveras. Slutresultatet blir en förutsägelse om muskelns framtida tillstånd. Att kunna göra sådana förutsägelser betraktas av vissa forskare som en förutsättning för välkontrollerade snabba rörelser, givet våra förhållandevis långsamma muskler och nervsystem.

Förutsägelser av detta slag – forward sensory models – är ytterligt komplicerade genom att de måste ta hänsyn till både musklernas aktuella tillstånd och svarsegenskaper och hur de aktiveras. Forskare har därför hittills förmodat att denna typ av modell måste skapas på hög nivå i hjärnan, t.ex. i hjärnbarken eller i lillhjärnan. Fynden som nu rapporterats ger skäl att tro att dessa förutsägelser genialt nog skapas i själva musklerna med hjälp av muskelspolarna. Resultaten pekar dessutom på att man vid motorisk inlärning behöver lära sig att styra inte bara själva muskulaturen utan även muskelspolarna via de ”fusimotornerver” som styr deras sträckkänslighet.

Referens: Dimitriou and Edin: Human Muscle Spindles Act as Forward Sensory Models, Current Biology (2010), doi:10.1016/j.cub.2010.08.049.
Webblänk: http://dx.doi.org/doi:10.1016/j.cub.2010.08.049