Reciprocal innervation

Reciprocal innervation เป็นหลักอธิบายการส่งเส้นประสาทไปยังกล้ามเนื้อโครงร่างที่อยู่เป็นคู่ปฏิปักษ์ เพราะการหดเกร็งกล้ามเนื้อมัดหนึ่งปกติเป็นการออกแแรงต้านกล้ามเนื้อที่เป็นคู่ ตัวอย่างเช่น ในแขนมนุษย์ กล้ามเนื้อ triceps ออกแรงให้ยืดปลายแขนในขณะที่กล้ามเนื้อ biceps ออกแรงให้งอปลายแขน ดังนั้น จึงต้องยับยั้งกล้ามเนื้อที่ต่อต้านเพื่อให้ออกแรงได้เร็วสุดและมีประสิทธิภาพดีสุด reciprocal innervation (แปลว่า การมีเส้นประสาทกลับกัน) หมายถึงการจัดระเบียบการส่งกระแสประสาท (โดยเฉพาะในอินเตอร์นิวรอน) เพื่อให้การหดเกร็งกล้ามเนื้อมัดหนึ่งเกิดพร้อมกับการคลายกล้ามเนื้อที่เป็นคู่ปฏิปักษ์ นักปรัชญาชาวฝรั่งเศสเรอเน เดการ์ต (1596-1650) เป็นบุคคลแรกที่คิดแบบจำลองเช่นนี้ในปี 1626 สำหรับการควบคุมกล้ามเนื้อทำการ (agonist muscle) คู่กับกล้ามเนื้อปฏิปักษ์ (antagonist muscle)

ตัวอย่างสามัญของการจัดระเบียบเช่นนี้ก็คือรีเฟล็กซ์ป้องกันอันตรายซึ่งเริ่มจากความเจ็บปวด เป็นรีเฟล็กซ์ที่เรียกว่า withdrawal reflex เป็นการกระทำเหนืออำนาจจิตใจของร่างกายเพื่อยกอวัยวะให้พ้นจากสิ่งเร้าที่ทำให้เจ็บ (เช่น ของร้อน ของคม) โดยหดเกร็งกล้ามเนื้อที่เหมาะสม (ปกติเป็นกล้ามเนื้องอ [flexor]) ในขณะที่คลายกล้ามเนื้อที่เป็นคู่ปฏิปักษ์ (ปกติเป็นกล้ามเนื้อยืด [extensor])

แนวคิดนี้สามารถใช้ได้กับตาด้วย (เรียกว่า Sherrington's law) ที่การเพิ่มกระแสประสาทที่กล้ามเนื้อตา (extraocular muscle) มัดหนึ่ง จะเกิดพร้อมกับการลดกระแสประสาทไปยังกล้ามเนื้อปฏิปักษ์โดยเฉพาะ เช่น กล้ามเนื้อมีเดียล เรกตัสที่คู่กับกล้ามเนื้อแลทเทอรัล เรกตัส เป็นกล้ามเนื้อที่ใช้เพื่อมองซ้ายขวา เมื่อมองไปทางด้านข้าง (ด้านขมับ) กล้ามเนื้อแลทเทอรัล เรกตัสต้องหดเกร็งอาศัยกระแสประสาทที่มีเพิ่มขึ้น ในขณะที่กล้ามเนื้อปฏิปักษ์ที่ตาเดียวกัน คือ กล้ามเนื้อมีเดียล เรกตัสต้องคลายตัว แต่ตาอีกข้างหนึ่งจะทำการตรงกันข้าม

ให้สังเกตว่า แม้ปกติจะมีการจัดระเบียบเช่นนี้ แต่ก็ไม่ได้หมายความว่า การส่งกระแสประสาทจะมีผลตายตัวให้กล้ามเนื้อที่เป็นปฏิปักษ์คลายตัวในทุกโอกาส ยกตัวอย่างเช่น รีเฟล็กซ์ที่เรียกว่า stretch reflex ซึ่งช่วยคงความยาวของกล้ามเนื้อ นอกจากจะมีเส้นประสาทจากปลายประสาทรับความรู้สึกคือ muscle spindle ส่งไปยังเซลล์ประสาทสั่งการอัลฟาโดยตรงเพื่อทำให้เซลล์สั่งการกระตุ้นให้กล้ามเนื้อหดเกร็งแล้ว ก็ยังมีวิถีประสาทที่วิ่งผ่านอินเตอร์นิวรอน คือ Ia inhibitory neuron ซึ่งคลายกล้ามเนื้อที่เป็นปฏิปักษ์ด้วย แต่อินเตอร์นิวรอนนี้ก็มีหน้าที่ในการเคลื่อนไหวร่างกายใต้อำนาจจิตใจด้วย คือมันได้รับเส้นประสาทจากสมองส่วนต่าง ๆ ที่เมื่อมีความจำเป็น มันจะได้รับกระแสประสาททั้งแบบกระตุ้นและแบบเร้า เพื่อลดระดับการส่งกระแสประสาทไปยับยั้งกล้ามเนื้อที่เป็นปฏิปักษ์ และในบางกรณี มีผลให้กล้ามเนื้อปฏิปักษ์หดเกร็งไปพร้อม ๆ กันเพื่อทำให้ข้อแข็งไม่ขยับ ซึ่งจำเป็นเมื่อต้องทำสิ่งที่ละเอียดหรือต้องมีเสถียรภาพของข้อ เช่น การเกร็งทั้งกล้ามเนื้องอและกล้ามเนื้อเหยียดให้ข้อศอกแข็งเพื่อรับลูกเบสบอล

เชิงอรรถและอ้างอิง

1. Purves, Dale; Augustine, George J; Fitzpatrick, David; Hall, William C; Lamantia, Anthony Samuel; Mooney, Richard D; Platt, Michael L; White, Leonard E, บ.ก. (2018). Neuroscience (6th ed.). Sinauer Associates. Glossary, p. G-25. ISBN 9781605353807. reciprocal innervation Pattern of connectivity in local circuits of the spinal cord involving excitatory and inhibitory interneurons arranged to ensure that contraction of agonistic muscles produce forces that are opposite to those generated by contraction of antagonistic muscles; thus, reciprocal innervation mediates the simultaneous relaxation of antagonists during contraction of agonists.
2. Bowling, Brad (2016). Kanski's Clinical Ophthalmology. Elsevier. p. 733. ISBN 978-0-7020-5573-7.
3. Pearson & Gordon (2013), Ia Inhibitory Interneurons Coordinate the Muscles Surrounding a Joint, pp. 797-798

อ้างอิงอื่น ๆ

• Pearson, Keir G; Gordon, James E (2013). "35 - Spinal Reflexes". ใน Kandel, Eric R; Schwartz, James H; Jessell, Thomas M; Siegelbaum, Steven A; Hudspeth, AJ (บ.ก.). Principles of Neural Science (5th ed.). United State of America: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-139011-8.CS1 maint: ref=harv (link)