한림대학교 의과대학 송창수
Reflex arc with primary spindle afferents




muscle spindle의Ⅰa fiber는 homonymous α-motorneuron과 excitatory synapse를 하고 있다.
muscle 의 stretching에 의해 primary muscle spindle ending이 activation되면 homonymous motorneuron이 흥분하게 된다.
이러한 reflex는 오직 하나의 synapse를 형성하고 있기 때문에 mono synaptic reflex라고 한다.
이러한 반사의 예는 patella tendon reflex를 들 수 있으며, 이 경우 tendon의 tapping에 의해 반사가 일어나므로 t-reflex라고 한다.


사람의 monosynaptic stretch reflex는 Ⅰa fiber의 전기적 자극에 의해서도 일어날 수 있는데 이러한 경우를 H-reflex라고 한다.
popliteal nerve에 전기적 자극을 주어 H-reflex를 유도한 실험을 살펴보면,
전기 자극의 강도에 따라 나타나는 response의 양상이 달라지는 것을 볼 수 있다.
Ⅰa fiber의 threshold는 모든 nerve fiber중에서 가장 작기 때문에 20-30V의 약한 자극에서는 30-35ms의 잠복기를 갖는 H-wave만 나타난다.
그러나 자극의 강도가 30V로 증가하면 α-motorneuron의 흥분이 증가하게 되고 5-10ms의 잠복기를 갖는 M-wave가 H-wave에 앞서서 나타난다.
자극의 강도가 계속 증가하면 H-wave는 작아지고 M-wave는 점점 maximum을 향해 증가하게 된다.

H-wave가 작아지는 현상이 일어나는 이유는 3가지로 설명된다.
첫째는 점점 증가한 Ⅰb fiber의 흥분이 motorneuron을 억제시키는 것이고
둘째는 α-motorneuron이 흥분하면 m-response를 일으키는 정방향성의 A.P.를 일으키기도 하지만 Renshaw inhibition을 활성화시키는 antidromic impulse도 일으키기 때문이다.
또한 셋째 이유는 antidromic impulse가 motorneuron의 soma와 dendrite로 들어와 Ⅰa fiber에서 들어오는 흥분을 collision시키기 때문이다.

monosynaptic arc는 muscle length의 control을 담당한다. 즉 stretching에 의한 reflex가 근육을 수축시킴으로서 길이를 조절하게 된다.
이러한 역할은 postual muscle에서 maintained tone을 보전한다는 점에서 중요하다.

Ⅰa fiber는 또한 antagonistic motorneuron과 inhibitory synapse를 형성하고 있다.
여기에는 interneuron이 포함되기 때문에 disynaptic이다. (Ⅰa fiber와 interneuron의 excitatory synapse & interneuron과 motorneuron사이의 inhibitory synapse)


Reciprocal antagonistic synapse는 joint에서 한 muscle의 수축을 야기하는 Ⅰa fiber의 effect를 강화시키는 동시에 antagonistic muscle의 수축을 일으키는 excitatory output를 감소시킨다. 이러한 작용을 위해서는 4개의 reflex arc가 존재하여야 한다.

Polysynaptic flexor reflex
muscle spindle은 stretching뿐만 아니라 γ motor axon의 activation에 의한 γ-spindle loop에 의해서도 extrafusal musculature의 수축을 일으킬 수 있다.

supraspinal center에 의한 αmotorneuron의 흥분은 빠르긴 하지만 length-control system의 delicate balance에는 적합하지 않다.
그러나 γ-spindle loop에 의한 근 수축은 muscle spindle afferent의 discharge rate를 변화시키지 않음으로써 spindle이 sensor로써 정확한 역할을 계속 담당하게 한다.
active finger movement에서 두 fiber는 동시에 흥분하지만 γ-fiber의 conduction rate가 느리기 때문에 electromyography보다 muscle spindle afferent의 activity가 늦게 측정된다.
이러한 α-γ coactivation을 α-γ linkage라고 한다.
γ innervation의 역할은 extrafusal contraction동안에 spindle의 relaxation을 방지함으로써 spindle이 sensor역할을 정확하게 수행하게 하고 stretch reflex를 안정화시킨다.
또한 assist movement라는 servomechanism의 역할을 담당한다.


slow wave sleep
back pain










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