CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE TÍN HIỆU ĐIỆN CƠ 1.1 CƠ SỞ SINH LÝ VÀ GIẢI PHẪU CƠ [49] 1.1 Chức năng của cơ Cơ là tổ chức tổn tại cùng với con người từ lúc mới sinh cho đến lúc đi vào c i vĩnh hằng. Các cơ quan của cơ thể vận động được hay biểu thị cảm xúc là nhờ có hệ thống cơ. Cơ và sự vận động của cơ thể luôn luôn ảnh hưởng, tương tác lẫn nhau: nếu vận động nhiều thì cơ phát triển và ngược lại kém vận động hay không vận động thì cơ sẽ thoái biên. Cơ được chia làm ba loại: — Cơ chủ động (còn gọi là cơ chủ động xương, cơ vân) gắn vào xương giúp ta cử động, hô hấp và di chuyền trong không gian.
— Cơ trơn có ở những thành nội tạng, mạch máu và các tuyến. Chúng là thành phân quan trọng bảo đảm sự vận động của các cơ quan nội tạng. — Cơ tim là loại cơ đặc biệt vừa có tính chất của cơ chủ động, vừa có tính chất của cơ trơn. Cơ tim có liên quan mật thiết tới hệ thống tuần hoàn trong cơ thê.2 Cau trúc của co chú động Cơ chủ động chiếm khoảng 50% khối lượng cơ thể.
Mỗi bắp cơ gồm nhiều bó sợi cơ xếp song song theo chiều dài của co, gan liền với nhau bởi tổ chức liên kết. Mỗi soi co (fiber) là một tế bào cơ dài khoảng 5 — 60 mm, có đường kính từ 10 — 100 pm. Mỗi sợi co được một tận cùng thần kinh điều khiến thường năm ở giữa SỢI cơ, nếu tách riêng sợi cơ có thé co được. Toàn bộ bắp cơ co là kết quả co của tat cả những SỢI cơ tạo thành nó.3 Đặc tính của cơ chú động Cơ chủ động có hai đặc tính chủ yếu: tính đàn hồi và tính hưng phan 1.1 Tinh đàn hôi Bình thường ở trạng thái nghỉ ngơi, cơ luôn ở tư thế đàn hồi không hoàn toàn.
Cơ luôn chịu sức kéo từ hai đầu bám của nó, nếu ta cắt đứt một đầu gân, cơ sẽ thu ngăn lại ở phía đầu kia. Hiện tượng này không hoàn toàn do tính dan hồi đơn thuần về vật lý mà là hiện tượng sinh học, đó là trạng thái trương lực của cơ. Khi tách cơ ra khỏi cơ thể, nuôi trong điều kiện nhân tạo dưới ảnh hưởng của một lực, co sẽ thay đổi hình dáng. Khi lực đó thôi tác dung, cơ sẽ trở về hình dáng ban đầu.
CẤU TRÚC CỦA CƠ CHỦ ĐỘNG Các mạch máu Nhân của tế bào cơ các bỏ i cơ (tế bào cơ) được SỢi cơ tạo nên bởi các sợi nguyên cơ Sau khi co cơ sợi nguyên cơ được cấu tạo bởi các sợi nhỏ actin và myosin. | ' sợi nhỏ actin : sợi nhỏ actin = SS ác sợi nhỏ myosin ¬ Hình 2: Cấu trúc cơ chủ động [49] 1.2 Tinh hưng phan (co cơ) Nếu kích thích lên cơ với cường độ tới ngưỡng sẽ làm cho cơ hung phan, biểu hiện băng hình thức co cơ. Kích thích sinh lý lên cơ là các xung động than kinh phát ra từ hệ thần kinh trung ương, theo sợi thần kinh vận động truyền tới cơ. Người ta cũng có thể gây co cơ bằng cách kích thích trực tiếp lên cơ các kích thích cơ học (châm, kẹp) hay nóng, lạnh, axit, dòng điện.
Tùy điều kiện vận động mà cơ chủ động có các kiểu và các hình thức co khác nhau.4 Các kiểu co co Khi co cơ đơn độc sẽ thay đổi độ dai hay trương lực cơ, hoặc thay đổi cả hai thông số này. Nếu cơ co rút ngăn chiều dài mà không tăng trương lực cơ là loại cơ co đăng trương (isotonic). Nếu co co không rút ngắn chiều dài tuy nhiên làm tăng trương lực cơ là loại cơ co đăng trường (isometric). Trong hoạt động sống, hầu hết các động tác ta có co cơ hỗn hợp.
Ban dau, co cơ đăng trường, lực phát triển ngày càng tăng đến lúc đủ mạnh. Sau đó, cơ rút ngắn dé di chuyền trọng tải, tức cơ co đăng trương. Các cơ chủ động có độ lớn và kích thước dài ngăn rất khác nhau, việc sử dụng năng lượng cho các cơ cũng khác nhau và thường thé hiện ở tốc độ co cơ.5 Các dạng co cơ Có hai dạng co cơ phụ thuộc vào tần số kích thích là: Co cơ đơn giản: khi cơ chịu tác động của một kích thích đơn lẻ đạt trị SỐ ngưỡng trở lên, cơ sẽ đáp ứng bằng một co cơ đơn nhất, nhanh và ngăn, thường kéo dai 100 ms. Co cơ cứng: khi cơ chịu nhiều kích thích liên tiếp có cường độ như nhau thì ở cơ có hiện tượng tập cộng.
Nếu khoảng cách giữa hai kích thích nhỏ hơn thời gian của một co cơ đơn giản thì sự co cơ của kích thích sau sẽ chồng lên sự co cơ của kích thích trước đó, gây ra hiện tượng co cơ cứng.6 Nguồn năng lượng cho co cơ Người ta chia nguồn năng lượng cho co cơ thành 3 hệ là: Hệ năng lượng phosphogen: gồm ATP và creatinphosphat. ATP là nguồn năng lượng trực tiếp cho cơ hoạt động, nó bị phân hủy và tái tổng hợp liên tục khi co cơ. Hệ năng lượng lactic: là hệ năng lượng do con đường đường phân yếm khí. Con đường này rat quan trọng vì tốc độ nhanh gấp 2,5 lần con đường oxy hóa có oxy.
Hệ năng lượng oxy hóa: đây là nguồn năng lượng bảo đảm cho cơ hoạt động kéo dài. Vật chất bi oxy hóa chủ yếu là lipid, glucid và một phan protein.7 Don vị van động (Motor Unit— MU) Đơn vị chức năng nhỏ nhất dé miêu tả sự điều khiến của hệ thần kinh vận động đối với quá trình co cơ được gọi là 1 đơn vi vận động. Nó bao gdm một sợi than kinh vận động xuất phát từ một nơ-ron vận động (alpha motoneuron) va tất cả các sợi cơ được điều khiến bởi các nhánh sợi trục của sợi thần kinh vận động đó (Hình 3). thần kinh vận động ảng tận cùng ` “vật động túi acetylcholine các túi acetylcholine mảng tan cùng van động khe liên hợp thần kinh Hình 3: Sơ dé minh họa don vị vận động [49] Các nơ-ron vận động có kích thước tế bào nhỏ, có sợi trục tương đối mảnh và có số lượng sợi nhánh tận cùng ít, do đó có MU nhỏ, ngưỡng hưng phan thấp và tốc độ dẫn truyền xung chậm.
Các nơ-ron vận động có kích thước tế bào lớn, có sợi trục tương đối dày và có số lượng sợi nhánh tận cùng nhiều, do đó có MU lớn, ngưỡng hưng phần cao và tốc độ dẫn truyền xung nhanh.8 Soi cơ nhanh va sợi cơ cham Tất cả các sợi cơ trong một MU có cùng tính chất, nghĩa là MU nhanh chỉ bao gdm các sợi cơ nhanh, còn MU cham chi bao gdm các sợi cơ cham. Sự khác nhau ở các sợi đó là sức mạnh, sức nhanh và sức bên co cơ. Các sợi cơ nhanh dày hơn, có sức co cơ mạnh với tôc độ nhanh nhưng thời gian co cơ ngăn và sức bên không cao. Các sợi cơ chậm mảnh hơn, không tạo được sức cơ nhanh và mạnh nhưng đảm bảo sự co cơ bên bi kéo dài với một lực không lớn.
Môi bap cơ gôm cả những sợi cơ nhanh và sợi cơ chậm. Những cơ can phan ứng nhanh gôm chủ yêu các sợi cơ nhanh đề phù hợp với chức năng của từng loại cơ.1 Cơ sớ phát sinh tín hiệu điện cơ Tín hiệu điện cơ được phát sinh từ sự kích thích của các sợi cơ bởi các nơ-ron. Hiện tượng này có thé được giải thích bởi mô hình của một mang bán thắm, mô tả các thuộc tính về điện của màng tê bào. Trạng thái cân bằng ion giữa các ion bên trong và bên ngoài màng tế bào tạo nên một điện thế nghỉ tại màng tế bào cơ (khoảng từ -80 đến -90 mV khi không co cơ).
Khi có kích thích sẽ làm xuất hiện sự khác nhau về điện thế giữa bên trong và bên ngoài màng tế bào: điện thế bên trong trở nên âm hơn. Sự khác nhau này được duy trì bởi một quá trình sinh lý được gọi là quá trình “bơm ion”. Sự hoạt hóa của một tế bào sừng trước alpha-motor gây nên sự dẫn truyền các kích thích dọc theo dây thần kinh vận động. Sau khi giải phóng các chat dẫn truyền tại tam vận động (the motor endplates), một điện thé tam vận động được tao ra tại sợi cơ được kích thích bởi MU.
Đặc điểm khuếch tán này của màng soi cơ bị thay đối trong một thời gian ngắn và các ion Na* di chuyển vào bên trong màng tế bào. Điều này gây nên một sự khử cực màng tế bào (Depolarization). Sự khử cực này được phục hồi lại ngay lập tức bởi sự trao đôi ngược lại các ion bên trong quá trình “bơm ion” và tạo nên sự tái khử cực màng tế bào (Repolarization) (Hình 4). " Resting potential De polarisation Repolarisation 3 Nat «: Na* K* Na* K* ñ af 2 = E Na+ aT K Na+ K* A- A- Stead y State at - 80mV Increased Na - Influx Increased Na - Exflux due to ionic pump mVolts Hình 4: Quá trình khử cực và tái khứ cực cua màng tê bao cơ 10 1.1 Điện thé hoạt động Khi dòng ion Na" chảy vào bên trong màng tế bao cơ vượt qua một mức ngưỡng nào đó, quá trình khử cực màng tế bào gây nên một điện thế hoạt động thay đối nhanh chóng từ -80 mV đến +30 mV.
Như vậy khi một xung động thần kinh từ dây cột sống dẫn truyền đến tâm vận động làm giải phóng Ach (Acetylcholine) tại khe synap (1) và gay nên một sự khử cực (điện thế hoạt động) (Hình 5). Điện thế hoạt động này dẫn truyền vào bền trong sợi co thông qua một ống ngang (2). Đến đây làm giải phóng ion Ca** (3), khiến cho cầu ngang khép lại (4) và làm cơ bắt đầu co (5). Motor Synaptic end plate terminal TT tubule | 4.
ACh released, potential 30 binding to receptors Repolarisation - 3. Sarcopiasmic ° > ° > reticulum | =ịm 5 E releases Ca#2*> ~ 0 F-------4----4--fY---------------- s = : = 3 4. Active site 5 exposure, a enue : : - 30 After \ 2 rrr-- Hyperpolarisation EB Cy WA N = SSE ae ——— - 80 -—.———m—mm—=—< “= eee ee ae= begins 1 3 5 Hình 5: Cơ chê phat sinh điện thê hoạt động Hình 6: Điện thê hoạt động của các tê bào cơ Tín hiệu điện cơ EMG dựa trên cơ sở các điện thé hoạt động tại màng sợi cơ là kêt quả từ các quá trình khử cực và tái Differential Be ©) Display khử cực được mô ta ở trên (Hình 6). 3 A 42 2 A ` Người Amplifi nee " Unit .
