กล้ามเนื้อลาย
นับได้ว่าเป็นอวัยวะที่ใหญ่ที่สุดและมีอยู่ถึงร้อยละ ๔๐ ของน้ำหนักตัว กล้ามเนื้อทั้งมัดประกอบด้วยหลายมัดย่อย (bundle) และแต่ละมัดย่อยประกอบด้วยใย (fiber) ใยกล้ามเนื้อมีขนาดประมาณ ๖๐ ไมครอน และ มีความยาวตั้งแต่ ๒-๑๐ เซนติเมตร แต่ละใยประกอบด้วยใยฝอย (fibril) ซึ่งมีขนาดประมาณ ๑ ไมครอน แต่ละใยฝอยประกอบด้วยไมโอฟิลาเมนท์ (myofilament) อันเป็นหน่วยเล็กที่สุดของกล้ามเนื้อที่ทำงาน ซึ่งประกอบด้วยแอกติน (actin) และไมโอซิน (myosin) แอกตินเป็นเส้นบาง ยาว ๑ ไมครอน และหนา ๕๐ อังสตรอม ส่วนไมโอซินยาว ๑.๕ ไมครอนและหนา ๑๐๐ อังสตรอม
กลไกการทำงาน
กล้ามเนื้อลายเป็นอวัยวะใหญ่ ในการทำงานต้องได้รับคำสั่งมาจากระบบประสาทกลาง และเพื่อให้การแผ่คำสั่งไปได้กว้างขวางและรวดเร็วจึงต้องอาศัยการเปลี่ยนแปลงทางไฟฟ้า ทั้งการทำงานต้องอาศัยพลังงานอย่างมาก ฉะนั้น การเปลี่ยนแปลงทางเคมี จึงมีความสำคัญไม่น้อย หลังจากนั้นจึงมีการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้าง แล้วจึงตามด้วยการเปลี่ยนแปลงเชิงกล อย่างไรก็ดี การเปลี่ยนแปลงต่างๆ ไม่ได้เป็นไปตามลำดับขั้นทีเดียว มีการเหลื่อมล้ำกันบ้าง
การเปลี่ยนแปลงทางไฟฟ้า
เมื่อมี "ข่าว" หรือ "คำสั่ง" ผ่านจุดประสานระหว่างประสาทกับกล้ามเนื้อ จะมีการดีโปลาไรซ์ที่เยื่อหุ้มกล้ามเนื้อแล้วแผ่ไปตามเยื่อหุ้มกล้ามเนื้อด้วยความเร็วประมาณ ๕ เมตร/วินาที เยื่อหุ้มกล้ามเนื้อมีศักย์ไฟฟ้าในภาวะปกติเช่นเดียวกับ
ประสาท คือภายในเป็นลบมากกว่าภายนอก ๗๐ มิลลิโวลต์ มีข้อแตกต่างอย่างหนึ่งคือ ความจุไฟฟ้าของเยื่อหุ้มกล้ามเนื้อสูงกว่าประมาณ ๕ ไมโครฟารัด/ตารางเซนติเมตร (ประสาทมีเพียง ๒ ไมโครฟารัด/ตารางเซนติเมตร) ค่าที่สูงกว่าเนื่องมาจากซาร์โคพลาสมิกเรติคูลัม (sarcoplasmic reticulum) ซึ่งมีหลอดฝอย (transverse tubule) ติดต่อกับพื้นหน้าของเยื่อหุ้ม เมื่อคลื่นดีโปลาไรซ์แผ่ถึง หลอดฝอยนี้จะดีโปลาไรซ์แล้วปล่อยแคลเซียม
ไอออนออกมา จากนั้นก็เข้าสู่การเปลี่ยนแปลงทางเคมี
การเปลี่ยนแปลงทางเคมี
การเปลี่ยนแปลงทางเคมีในกล้ามเนื้ออาจแบ่งได้ ๒ อย่างคือ
ก) การเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เกี่ยวกับการหดตัว สารเคมีที่สำคัญในกล้ามเนื้อที่เกี่ยวข้องกับการหดตัวคือ โปรตีนการหดตัว (contractile protein) มีอยู่ ๓ ชนิด คือ
๑) แอกติน มีอยู่ร้อยละ ๑๕ เป็นส่วนประกอบ ของเส้นใยชนิดบาง (thin filament)
๒) ไมโอซิน มีอยู่ร้อยละ ๓๕ เป็นเอนไซม์อะดีโนซีนไตรฟอสฟาเทส (adenosine triphosphatase - ATP - ase) ซึ่งเป็นส่วนประกอบของเส้นใยชนิดหนา (thick filament)
๓) โทรโปไมโอซิน (tropomyosin) มีอยู่ร้อยละ ๑๐ บทบาทยังไม่ทราบแน่ แต่เชื่อว่าทำหน้าที่คล้ายสวิตช์ ทำให้มีการหดตัวและหยุดหดตัวเชื่อว่าเมื่อแอกตินรวมกับไมโอซินจะได้แอ็คโตไมโอซิน(actomyosin)แต่การรวมนี้ต้องอาศัยอะดีโนซีนไตรฟอสฟาเทส จึงจะทำให้มีการหดตัวของกล้ามเนื้อตามมา
ข) การเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เกี่ยวกับการใช้พลังงาน
๑) อะดีโนซีนไตรฟอสฟาเทส เป็นสารที่จำเป็นสำหรับการหดตัวของกล้ามเนื้อและให้พลังงานมาก แต่มีเก็บไว้ในกล้ามเนื้อน้อยมาก มีเพียง ๓ มิลลิโมลต่อกล้ามเนื้อหนึ่งกิโลกรัม และใช้สำหรับการหดตัวของกล้ามเนื้อได้เพียง ๘ ครั้งเท่านั้น
๒) ครีเอตีนฟอสเฟต (creatine phosphate)เป็นแหล่งสะสมพลังงานในกล้ามเนื้อที่สามารถนำออกมาใช้ได้ทันที เปรียบเทียบได้กับแบตเตอรี่ที่เก็บไฟฟ้าของระบบเครื่องยนต์ ครีเอตีนฟอสเฟตมีอยู่ในกล้ามเนื้อ ๒๐ มิลลิโมล/กิโลกรัม ซึ่งทำให้กล้ามเนื้อหดตัวได้ประมาณ ๑๐๐ ครั้ง
๓) ไกลโคเจนในกล้ามเนื้อ เป็นต้นตอที่สำคัญของพลังงานที่กล้ามเนื้อใช้ มีอยู่ถึง ๑๐๐ มิลลิโมล/กิโลกรัม(ของน้ำตาลเฮ็กโซส) ซึ่งกล้ามเนื้อสามารถใช้หดตัวได้ถึง ๒๐,๐๐๐ ครั้ง
การสลายไกลโคเจนเพื่อให้ได้พลังงานมานั้นมี ๒ วิธีด้วยกัน คือ
ก. การสลายโดยไม่ใช้ออกซิเจน (anaerobic glycolysis)
ข. การสลายโดยใช้ออกซิเจน ไกลโคเจนจะสลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ทำให้ได้พลังงานมากมาย
จากการทดลองถ้าให้กล้ามเนื้อทำงานในที่ไม่มีออกซิเจน จะทำงานได้น้อย คือหดตัวได้เพียง ๖๐๐ ครั้งเท่านั้น
การเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้าง
เมื่ออะดีโนซีนไตรฟอสฟาเทส สลายให้พลังงานออกมาจะไปเร่งปฏิกิริยาเคมีทำให้เส้นใยชนิดหนา และเส้นใยชนิดบางซึ่งประสานกันอยู่เลื่อนเข้าไปหากัน จึงทำให้กล้ามเนื้อสั้นเข้าไป
การเปลี่ยนแปลงเชิงกล
เมื่อกล้ามเนื้อมีการเปลี่ยนแปลงตามลำดับขั้นจนถึงมีการเปลี่ยนแปลงเชิงกล คือการหดตัว ในการทดลอง ถ้าตัดกล้ามเนื้อออกมา แล้วทำการกระตุ้นเพื่อบันทึกความยาวหรือความตึงของกล้ามเนื้อ โดยบันทึกคลื่นกล้ามเนื้อ (myogram) เปรียบเทียบความสัมพันธ์กับศักย์ไฟฟ้าของกล้ามเนื้อที่เกิดขึ้นด้วย จะเห็นว่าศักย์ไฟฟ้าของกล้ามเนื้อเกิดขึ้นก่อนการเปลี่ยนแปลงเชิงกล เมื่อกระตุ้นกล้ามเนื้อ จะต้องใช้เวลาจำนวนหนึ่งก่อนที่จะมีการเปลี่ยนแปลงในความยาวหรือความตึงเรียกว่า ระยะแฝง (latency period)ซึ่งกินเวลาประมาณ ๑๐ มิลลิเสค จึงเข้าสู่ระยะหดตัว (contraction period) และระยะคลายตัว (relaxation period) ซึ่งกินเวลาประมาณ ๔๐ และ ๕๐ มิลลิเสค ตามลำดับ
ชนิดของการหดตัวเชิงกล การหดตัวเชิงกล อาจแบ่งได้เป็น ๒ อย่าง คือ
๑) การหดตัวแบบไอโซเมตริก (isometric contraction)การหดตัวชนิดนี้ ความยาวของกล้ามเนื้อคงที่ แต่ความตึงเปลี่ยนไป
๒) การหดตัวแบบไอโซโทนิก (isotonic contraction)การหดตัวชนิดนี้ ความตึงของกล้ามเนื้อคงที่ แต่ความยาวเปลี่ยนไป
อาจช่วยให้เข้าใจการทำงานทั้งสองชนิดนี้ได้โดยคิดถึงการทำงานของกล้ามเนื้อในร่างกายจริงๆ เมื่อใช้มือขวายกน้ำหนักโดยพยายามใช้กล้ามเนื้อไบเซพส์ (biceps) ออกแรงดึงเพื่อให้ข้อศอกงอ ในระยะแรกที่แรงของกล้ามเนื้อน้อยกว่าน้ำหนักของวัตถุ จะยังยกวัตถุไม่ขึ้น ความยาวของกล้ามเนื้อไบเซพส์จะไม่เปลี่ยน แต่ความตึงจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ การทำงานของกล้ามเนื้อในระยะนี้จะเป็นชนิด ไอโซเมตริก ต่อมาเมื่อแรงดึงของกล้ามเนื้อมากกว่าน้ำหนักของวัตถุ แขนจะงอและยกน้ำหนักขึ้น กล้ามเนื้อจะสั้นเข้า การหดตัวในระยะนี้เป็นชนิด ไอโซโทนิก ฉะนั้นการทำงานของกล้ามเนื้อในร่างกายส่วนใหญ่มักจะมีการทำงานทั้งสองชนิดนี้ร่วมกัน นอกจากการทำงานบางระยะที่มีการหดตัวเพียงชนิดเดียว
หน่วยยนต์ (motor unit)
กล้ามเนื้อในร่างกายมีการทำงานเป็นหน่วย หน่วยเล็กที่สุดที่จะทำงานได้เรียกว่า หน่วยยนต์ ซึ่งประกอบด้วย ประสาทยนต์หนึ่งเส้น กับใยกล้ามเนื้อจำนวนหนึ่งซึ่งเลี้ยงด้วยใยประสาทยนต์นั้น (ในร่างกายมนุษย์มีกล้ามเนื้อ ๒.๗ x ๑๐ ๘ ใยและมีประสาทยนต์ประมาณสี่แสนเส้น) ขนาดของหน่วยยนต์แตกต่างกันตามตำแหน่งและงานที่กล้ามเนื้อต้องทำ กล้ามเนื้อที่ต้องทำงานละเอียด เช่น กล้ามเนื้อลูกตา หน่วยยนต์ประกอบ ด้วยกล้ามเนื้อเพียง ๔-๕ ใย แต่ถ้าเป็นกล้ามเนื้อมัดใหญ่ที่ไม่ต้องทำงานละเอียด จะมีใยกล้ามเนื้อหลายร้อยหรือเป็นพันใย เช่น กล้ามเนื้อน่อง (gastrocnemius) จะมีใยกล้ามเนื้อ ๑,๐๐๐ - ๒,๐๐๐ ใย
งานของกล้ามเนื้อลาย
กล้ามเนื้อลายในร่างกายสามารถออกแรงดึงได้มาก เช่น กล้ามเนื้อในร่างกายซึ่งมีถึง ๒.๗ x ๑๐ ๘ ใย สามารถดึงน้ำหนักได้รวมกันถึง ๒๕ ตัน หรือกล้ามเนื้อน่องขณะวิ่งจะยกน้ำหนัก
ได้ถึง ๖ เท่าของน้ำหนักตัว
มีผู้ได้ศึกษาแรงดึงของกล้ามเนื้อและพบว่า แรงดึงของกล้ามเนื้อในชายเฉลี่ย ๖.๓ กิโลกรัม ต่อพื้นที่ภาคตัดของกล้ามเนื้อ ๑ ตารางเซนติเมตร ในหญิงได้ค่าไม่แตกต่างจากชาย
แต่การทำงานจริงๆ ในร่างกายนั้นกล้ามเนื้อต้องเสียเปรียบอยู่มาก เช่น ในการงอข้อศอก กล้ามเนื้อไบเซพส์ต้องดึงกระดูกที่อยู่ห่างจุดหมุนเพียงไม่กี่เซนติเมตร แต่ต้องยกน้ำหนักด้วยมือที่อยู่ห่างจากจุดหมุนถึง ๑๐-๒๐ เท่า ทำให้กล้ามเนื้อไบเซพส์ต้องออกแรงดึงมากกว่าน้ำหนักที่ต้องยก ๑๐-๒๐ เท่า นอกจากนั้นทิศทางของใยกล้ามเนื้อไม่ได้อยู่ในแนวของแรงดึงอีกด้วย การเสียเปรียบดังกล่าวนี้ร่างกายต้องยอม เพื่อประโยชน์บางประการ เช่น เพื่อลดรูปร่างของร่างกายให้เหมาะสมและดูสวยงาม
[กลับหัวข้อหลัก]
| 
| การทำงานของกล้ามเนื้อลาย แสดงรายละเอียดจนถึงหน่วยเล็กที่สุด |  |
|
| การทำงานของกล้ามเนื้อไบเซพส์และไตรเซพส์ เมื่อเหยียดแขนกล้ามเนื้อไตรเซพส์จะหดตัว ส่วนกล้ามเนื้อไบเซพส์คลายตัว ในทางตรงกันข้าม เมื่องอแขนกล้ามเนื้อไบเซพส์จะหดตัว ส่วนกล้ามเนื้อไตรเซพส์จะคลายตัว | |
|
| หน่วยประสาทยนต์ | |
|
|
