Useimpia nisäkkäiden kypsiä ekstrafusaalisia luustolihaskuituja innervoi vain yksi α-motorinen neuroni. Koska lihaskuituja on ylivoimaisesti enemmän kuin motorisia hermosoluja, yksittäiset motoriset aksonit haarautuvat lihaksissa synapsiin monien eri kuitujen kanssa, jotka tyypillisesti jakautuvat suhteellisen laajalle alueelle lihaksessa, oletettavasti sen varmistamiseksi, että moottoriyksikön supistumisvoima leviää tasaisesti (kuva 16.4). Lisäksi tämä järjestely vähentää mahdollisuutta, että yhden tai muutaman α-motorisen hermosolun vaurio muuttaa merkittävästi lihaksen toimintaa. Koska motorisen hermosolun tuottama toimintapotentiaali tuo kynnykselle tavallisesti kaikki lihakset, joihin se koskettaa, yksi α-motorinen hermosolu ja siihen liittyvät lihaskuidut muodostavat yhdessä pienimmän voimayksikön, joka voidaan aktivoida tuottamaan liikettä. Sherrington tunnisti ensimmäisenä tämän perussuhteen α-motorisen hermosolun ja sen innervoimien lihassyiden välillä, mihin hän keksi termin moottoriyksikkö.

Kuva 16.4

Moottoriyksikkö. (A) Alemman motorisen hermosolun kaavio selkäytimessä ja sen aksonin kulku lihakseen. (B) Jokainen motorinen neuroni synapsiutuu useiden lihaskuitujen kanssa. Motorinen neuroni ja sen kanssa kosketuksessa olevat kuidut määrittävät moottoriyksikön. Risti (lisää …)

Sekä moottoriyksiköt että α-motoriset neuronit itse vaihtelevat 1a-motoriset hermosolut innervoivat suhteellisen vähän lihaskuituja ja muodostavat motorisia yksiköitä, jotka tuottavat pieniä voimia, kun taas suuret motoriset neuronit innervoivat suurempia, tehokkaampia motorisia yksiköitä. Moottoriyksiköt eroavat myös innervoitavista lihaskuituista. Useimmissa luustolihaksissa pienet moottoriyksiköt innervoivat pieniä ”punaisia” lihaskuituja, jotka supistuvat hitaasti ja tuottavat suhteellisen pieniä voimia; mutta niiden runsaan myoglobiinipitoisuuden, runsaan mitokondrioiden ja rikkaiden kapillaarikerrosten vuoksi tällaiset pienet punaiset kuidut kestävät väsymystä Näitä pieniä yksiköitä kutsutaan hitaiksi (S) motorisiksi yksiköiksi ja ne ovat erityisen tärkeitä toiminnoille, jotka edellyttävät jatkuvaa lihasten supistumista, kuten pystysuoran asennon ylläpitämisessä. Suuremmat α-motoriset hermosolut innervoivat suurempia, kalpeita lihaskuituja, jotka tuottavat enemmän voimaa; näillä kuiduilla on harvoja mitokondrioita ja ne ovat siksi helposti väsyneitä.Näitä yksiköitä kutsutaan nopeasti väsyviksi (FF) moottoriyksiköiksi ja ne ovat erityisen tärkeitä lyhyitä rasituksia vaativissa rasituksissa, kuten juoksu tai hyppy.Kolmannen luokan moottoriyksiköillä on ominaisuuksia, jotka ovat Nämä nopeasti väsymistä kestävät (FR) moottoriyksiköt ovat keskikokoisia eivätkä ole yhtä nopeita kuin FF-yksiköt. nimi viittaa siihen, että ne kestävät huomattavasti väsymystä ja tuottavat noin kaksi kertaa hitaamman moottoriyksikön voiman (kuva 16.5).

Kuva 16.5

Kolmen erityyppisen moottoriyksikön voiman ja väsyvyyden vertailu. Kummassakin tapauksessa vaste heijastaa yhden motorisen neuronin stimulaatiota. (A) Muutos lihasjännityksessä vasteena yhden motorisen hermosolujen toimintapotentiaalille. (B) Jännitys (lisää …)

Nämä erot erityyppisten moottoriyksiköiden välillä osoittavat, miten hermosto tuottaa eri olosuhteisiin sopivia liikkeitä. Useimmissa lihaksissa pienillä, hitailla motorisilla yksiköillä on alhaisemmat aktivointikynnykset kuin suuremmilla yksiköillä, ja ne ovat tonisesti aktiivisia moottorin aikana, joka vaatii jatkuvaa ponnistelua (esimerkiksi seisominen). Suurten, nopeiden moottoriyksiköiden kynnys saavutetaan vain, kun tehdään suurta voimaa vaativia nopeita liikkeitä, kuten hyppyjä. Motoristen yksiköiden eri luokkien toiminnalliset erot selittävät myös joitain rakenteellisia eroja lihasryhmien välillä. Esimerkiksi ainoan motorisen yksikön (asennon kannalta tärkeä lihas, joka käsittää enimmäkseen pieniä, hitaita yksiköitä) keskimääräinen innervointisuhde on 180 lihaskuitua kutakin motorista neuronia kohden. Sitä vastoin gastrocnemius-lihaksella, joka käsittää sekä pieniä että suurempia yksiköitä, inervointisuhde on 1 000–2 000 lihaskuitua motorista neuronia kohden, ja se voi tuottaa voimia, joita tarvitaan kehon äkillisiin muutoksiin. Hienovaraisempia vaihteluita esiintyy urheilijoilla eri harjoitusohjelmilla. Siten lihasbiopsiat osoittavat, että sprinttereillä on suurempi osuus voimakkaita, mutta nopeasti väsyttäviä vaaleaa kuitua jaloissaan kuin maratonareilla. Muut erot liittyvät tiettyjen lihasten pitkälle erikoistuneisiin toimintoihin. Esimerkiksi silmät vaativat nopeita, tarkkoja liikkeitä, mutta vähän voimaa; tämän seurauksena ylimääräiset lihasmoottoriyksiköt ovat erittäin pieniä (inervointisuhde on vain 3!), ja niissä on erittäin suuri osuus lihaskuituja, jotka pystyvät supistumaan suurimmalla nopeudella.