筋紡錘と腱紡錘の機能と関与する神経線維を徹底解説

脳卒中片麻痺(痙性麻痺)の筋緊張亢進や運動失調の筋緊張低下等、筋緊張異常にアプローチするには、筋紡錘、腱紡錘の機能と神経線維を理解する必要があります。

しかし筋紡錘、腱紡錘の機能と神経線維はイメージしにくいことも相まって、参考書を読んでいても今一つ理解しにくい方も多いのではないでしょうか?

今回は筋紡錘、腱紡錘の機能と神経線維に関して記載します。

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筋紡錘の機能と役割

まず筋肉の構成について記載します。

筋肉は筋と腱が結合し構成されています。

筋には筋長を決定する以下の2つの組織が存在します。

・筋紡錘(錐内筋繊維)という筋緊張を調整する組織

・錐外筋繊維という筋収縮・弛緩を行う組織

この中で筋紡錘の主な機能と役割は「筋断裂の予防」です。

筋肉を過度に伸張すると筋断裂が生じることはイメージしやすいかと思います。

筋断裂を予防するため「錐内筋繊維」が「錐外筋繊維」へ筋を伸張しすぎないよう指示します。

このように筋肉の過度な伸張予防(防御機構)を担うのが筋紡錘内にある錘内筋繊維です。

腱紡錘の機能と役割

腱紡錘の主な機能と役割は「腱断裂の予防」です。

筋肉と同様に腱も過度に伸張すると腱断裂が生じます。

腱断裂を予防するため「腱紡錘」が「錘外筋繊維」へ筋を収縮しすぎないように指示します。

このように腱の過度な伸張予防(防御機構)を担うのが腱紡錘です。

筋紡錘と腱紡錘の指示を伝達する神経線維

上述で記載したように

「筋紡錘」は「錐外筋へ伸びすぎないよう」指示し筋伸張を調整します。

「腱紡錘」は「錐外筋へ縮み過ぎないよう」指示し筋収縮を調整します。

しかしこれらの指示は筋や腱の間で行われるものではなく、脊髄を通して行われます。

脊髄を介して指示される以下の指示経路が「神経線維」です

・脊髄-筋紡錘-錘外筋

・脊髄-腱紡錘-錘外筋

筋紡錘に関与する神経線維(α、γ運動ニューロン)

脊髄、筋紡錘、錘外筋間の神経線維は以下の2つに分類されます。

・筋収縮を決定するα運動ニューロンを中心とした神経線維

・筋収縮の程度を調節するγ運動ニューロンを中心とした神経線維

脳が筋収縮を指令すると、以下の経路を下降し脊髄に到達します。

・錐体路

・錐体外路

錘体路は筋収縮しなさいという指令のみを脊髄のα運動ニューロンに伝達します。

錐体外路は筋断裂しないように筋収縮の程度を調整しなさいという指令を脊髄のγ運動ニューロンに伝達します。

筋収縮を決定するα運動ニューロンを中心とした神経線維

錘体路は筋収縮しなさいという指令のみを脊髄前角のα運動ニューロンに伝達します。

α運動ニューロンはα繊維を通じて錐外筋(骨格筋)に指令を伝達し、筋収縮が生じます。

α繊維が発火(興奮)すれば筋収縮し、抑制されれば弛緩します。

このようにα運動ニューロンを中心とした神経線維はシンプルで筋収縮・弛緩のみを決定します。

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筋収縮の程度を調節するγ運動ニューロンを中心とした神経線維

錐体外路は筋収縮の程度を調整しなさいという指令を脊髄のγ運動ニューロンに伝達します。

γ運動ニューロンはγ繊維を通じて指令を筋紡錘の錐内筋繊維に伝達します。

錘内筋繊維は筋肉がどれだけ伸ばされているか把握します。

把握した内容は求心性繊維であるⅠa群繊維とⅡ群繊維を通じ脊髄のα運動ニューロンへ情報伝達されます。

α運動ニューロンを抑制させる主の神経繊維は錐内筋刺激である(筋の長さに関与する)Ⅱ群繊維です。

α運動ニューロンに伝達された情報を基にα運動繊維は興奮し筋収縮の程度が決定します。

筋収縮の程度はα運動繊維の興奮の程度に依存します。興奮度を決定するのがγ運動ニューロンを中心とした神経線維です。

痙性麻痺で下腿三頭筋の筋緊張が亢進する主理由は錐体外路障害によりⅡ群繊維の抑制が外れたためです。

Ⅱ群繊維の抑制が外れたことにより自重で下腿三頭筋に筋断裂が生じないわずかな筋伸張でも、「筋断裂が生じる!」と錐内筋が認識します。

その結果、筋断裂を予防する為にⅠa群繊維が興奮しα運動繊維が発火します。

α運動繊維の発火により下腿三頭筋に更なる強い筋収縮が生じます。

持続した筋収縮に伴い下腿三頭筋の筋緊張は亢進します。

下腿三頭筋の筋緊張亢進は下肢伸展パターンを形成し分回し歩様を生じさせる主要因です。

下腿三頭筋の筋緊張亢進が下肢伸展パターンを形成する理由がこちらです。お時間があったら閲覧ください。

腱紡錘に関与する神経線維

脊髄‐腱紡錘‐錘外筋間の連絡経路がⅠb繊維です。

筋収縮により腱紡錘が伸張されるとⅠb繊維が興奮します。

Ⅰb繊維の興奮はα運動ニューロンを抑制させるよう作用します。

結果として腱断裂を予防します。

Ⅰb繊維の作用を利用したアプローチがⅠb抑制アプローチです。

Ⅰb抑制アプローチとは筋腱移行部を指で5秒程度圧迫することでⅠb繊維を興奮させ、α運動ニューロンの抑制に伴う筋緊張緩和を図る方法です。

痙性麻痺で筋緊張亢進を認める筋に対し臨床上多用されます。

Ⅰb抑制アプローチはマッサージの圧迫法に分類されます。お時間があったら閲覧ください。

まとめ

筋紡錘、腱紡錘の機能と関与する神経線維について記載しました。

筋紡錘(錐内筋繊維)は筋断裂を予防します。

腱紡錘は腱断裂を予防します。

神経線維はα繊維を興奮させる繊維と抑制させる繊維に分けてイメージすると理解しやすいかと思います。

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