在人體的肌肉控制中,運動神經元的招募模式扮演著至關重要的角色。運動單位(motor unit)是指一個運動神經元與其所有刺激的肌纖維組成的基本單位。當肌肉收縮時,這些運動神經元的激活將決定肌肉力量的大小和收縮的效果。Henneman原則告訴我們,通常在肌肉活動增強時,運動神經元的招募會從小型的運動神經元開始,逐漸到達大型的運動神經元。因此,這一原則不僅揭示了運動神經元的運作,也讓我們重新思考這些小型運動神經元在肌肉控制中的重要性。
每個運動單位由一個運動神經元及其所控制的多根肌纖維組成。這些肌纖維可能分散於整個肌肉中,取決於其大小與肌纖維數量。當某一運動神經元被激活時,它所支配的所有肌纖維都將刺激並收縮。這種激活導致的收縮雖然較弱,但力道遍布於整個肌肉中。
Henneman原則指出,當進行肌肉收縮時,運動單位的招募通常是從小型的慢肌纖維(S型)開始,然後是快肌纖維(FR型)及最後的最大快肌纖維(FF型)。這種由小到大的招募順序反映了從小型到大型神經元激活的特點。
Henneman提出,較小的運動神經元擁有較小的表面積及更高的膜電阻,這使得小型運動神經元在收到刺激時可以更有效地生成電壓變化。
這一原則在生理學中具有深遠的影響,因為隨著肌肉收縮的需求增加,隨之而來的運動神經元的招募也會隨之增加,使得肌肉的力量提升。在這個過程中,神經元的大小、數目的不同形式化了對不同運動強度的反應。
科學家們對運動神經元的分類展開了廣泛的討論。根據Burke等人的理論,運動單位可以分為三類:S型(慢肌)、FR型(快而耐疲勞)和FF型(快且易疲勞)。儘管這一分法在生物醫學中得到了廣泛使用,但現代研究表明,人類的運動單位可能比這些類別更為複雜,不一定完全符合這一分類。
Burke也曾提到,將運動單位進行明確分類可能會導致理解上的偏差。
他強調,分類在科學交流中是必要的,因為這可以在溝通中將現象具體化並明確定義,但過於僵化的分類可能會妨礙更深層的理解。
除了運動單位的數量外,運動神經元的刺激頻率也是影響肌肉力量的重要因素。當運動神經元發放更多的神經衝動時,肌肉的收縮強度會相應增加。這種現象稱為“頻率編碼”,其發生頻率的增高可以從單一的肌肉收縮逐漸過渡到持續的、強而有力的收縮。
運動神經元的招募和肌肉的調控是生物運作的千變萬化的過程。在面對高強度的運動需求時,我們的身體如何智慧地調整運動神經元的激活模式,以保持勻稱的力量輸出呢?