การระดมการทำงานของหน่วยประสาทยนต์ในนักวิ่ง (Motor-unit recruitment)

การวิ่งเริ่มต้นเมื่อเพื่อนๆบอกร่างกายให้วิ่ง ข้อความเริ่มต้นมาจากสมองของเพื่อนๆ แล้วข้อความนั้นก็เดินทางไปที่เซลล์ประสาทสั่งการผ่านทางไขสันหลัง แล้วจึงถ่ายทอดผ่านไปเรื่อยๆตามแกนประสาทนำออก (Axon) จนถึงกล้ามเนื้อ เซลล์ประสาทแต่ละตัวทำหน้าที่ควบคุมเส้นใยกล้ามเนื้อเฉพาะกลุ่มที่อยู่ในกล้ามเนื้อแต่ละมัด เราเรียกทั้งเซลล์ประสาทและเส้นใยกล้ามเนื้อที่เซลล์ประสาทสั่งการควบคุมอยู่นั้นรวมกันว่า หน่วยยนต์ (Motor unit)

หน่วยยนต์แต่ละหน่วยอาจประกอบด้วยเส้นใยกล้ามเนื้อเพียงเล็กน้อย (10-100 เส้นใย) ถ้าเป็นการรับผิดชอบการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อน อย่างเช่นการควบคุมนิ้วมือเพื่อนๆในขณะที่ปักเข็มกลัดให้เบอร์วิ่งติดกับเสื้อ หรือเส้นใยกล้ามเนื้ออาจมากถึง 2,000 เส้นใย ถ้ารับผิดชอบการควบคุมการทำงานประสานสัมพันธ์ของกล้ามเนื้อที่ซับซ้อนน้อยกว่า เช่น การหดตัวของกล้ามเนื้อต้นขาด้านหน้าในขณะที่เพื่อนๆพุ่งตัวออกจากจุดเริ่มต้น

เส้นใยกล้ามเนื้อทั้งหมดที่อยู่ภายใต้หน่วยยนต์หนึ่งหน่วยนั้นจะต้องเป็นเส้นใยกล้ามเนื้อชนิดเดียวกัน เช่น จะต้องเป็นเส้นใยชนิดหดตัวช้าเหมือนกัน และเส้นใยกล้ามเนื้อของหน่วยยนต์เหล่านั้นมักจะเกิดการหดตัวขึ้นพร้อมๆกัน ระบบประสาทส่วนกลางของเพื่อนๆจะทำการจับกลุ่มหน่วยยนต์หลายๆหน่วยในกล้ามเนื้อแต่ละมัด ดังนั้นพวกมันจึงทำงานด้วยกัน เพื่อให้เกิดการหดตัวของกล้ามเนื้อขึ้น เมื่อกล้ามเนื้อหดตัว จะเกิดกลไกสองอย่างขึ้น เพื่อทำให้เกิดความแรงของการหดตัว นั่นคือ

43 - 2 การต่อสายไฟให้กับระบบประสาท 2

การเพิ่มอัตราเร็วของกระแสประสาท (Rate coding)

เมื่อเพื่อนๆเพิ่มอัตราเร็วของกระแสประสาทที่ถูกส่งมาจากหน่วยยนต์ในกล้ามเนื้อ เพื่อนๆได้เพิ่มทั้งแรงการหดตัว และระยะเวลาการหดตัวของกล้ามเนื้อนั่นเอง ถ้าหน่วยยนต์ส่งกระแสประสาทเพียง 1 ครั้งกล้ามเนื้อเป้าหมายจะหดตัวเพียงครั้งเดียว (เช่น การกระพริบตา) แต่ถ้าหน่วยยนต์ส่งกระแสประสาทได้เร็วเพียงพอ กล้ามเนื้อจะหดตัวอีกครั้งก่อนที่จะมีโอกาสคลายตัว ซึ่งเป็นการเพิ่มแรงให้กับการหดตัวครั้งที่สองเพิ่มเข้าไปรวมกับแรงการหดตัวที่เหลืออยู่จากครั้งแรก ซึ่งก็คือการรวมแรงการหดตัวทั้งสองครั้งเข้าด้วยกัน เราเรียกกระบวนการนี้ว่า “การรวมแรง” (Summation) และการไหลต่อเนื่องของกระแสประสาทสามารถทำให้การหดตัวครั้งหลังซ้อนขึ้นไปบนยอดของการหดตัวครั้งก่อนหน้ารวมๆกันจนกระทั่งการหดตัวนั้นเกิดการรวมกันจนเป็นการหดตัวที่ราบรื่นและยาวนานพอในการใช้ทำกิจกรรมประจำวันได้ ตั้งแต่การถือแปรงสีฟันขณะแปรงฟันไปจนถึงการก้าวขาออกจากบ้านเพื่อไปวิ่งค่ะ

43 - 2 การต่อสายไฟให้กับระบบประสาท 3

การระดมการทำงานของหน่วยประสาทยนต์ (Recruitment)

อีกหนทางหนึ่งในการเพิ่มแรงการหดตัวของกล้ามเนื้อนั่นก็คือการเพิ่มจำนวนและขนาดของหน่วยยนต์ที่ถูกเรียกระดมพลให้ทำงาน หลักการนี้เรียกว่า “หลักการเพิ่มขนาด” (Size principle) หน่วยยนต์จะตอบสนองสัญญาณที่ถูกส่งมาจากสมอง หน่วยยนต์ของเส้นใยกล้ามเนื้อแบบหดตัวช้าจะมีหน่วยยนต์ขนาดเล็กที่อาจถูกกระตุ้นให้ทำงานได้ด้วยสัญญาณประสาทอ่อนๆ ส่วนหน่วยยนต์ในเส้นใยกล้ามเนื้อแบบหดตัวเร็วปานกลางจะมีหน่วยยนต์ขนาดกลาง ซึ่งต้องการสัญญาณประสาทในการกระตุ้นที่มีขนาดแรงขึ้นอีกหน่อย และหน่วยยนต์ในเส้นใยกล้ามเนื้อแบบหดตัวเร็วมีเซลล์ประสาทขนาดใหญ่ที่สุดจึงต้องการสัญญาณประสาทที่แรงที่สุดนั่นเอง เมื่อความแรงของสัญญาณประสาทเพิ่มขึ้น เพื่อนๆจึงกระตุ้นเซลล์ประสาทขนาดใหญ่ขึ้นให้ทำงานมากขึ้น ส่งผลให้มีการระดมพลเส้นใยกล้ามเนื้อให้ทำงานเร็วขึ้น และเพิ่มแรงในการหดตัวของกล้ามเนื้อให้มากขึ้นได้ค่ะ

เพื่อนๆสามารถใช้ทั้งการเพิ่มอัตราเร็วของกระแสประสาท และการระดมการทำงานของหน่วยยนต์มาใช้ในการวิ่งได้ ด้วยการสร้างแรงโดยการเพิ่มอัตราเร็วของกระแสประสาท (ด้วยวิธีนี้ก็จะเพิ่มความแข็งแรงและระยะเวลาการหดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อ) และโดยการเพิ่มการระดมการทำงานของหน่วยยนต์ที่ขนาดใหญ่ขึ้น (และเส้นใยกล้ามเนื้อจะหดตัวได้เร็วขึ้น) ซึ่งสุดท้ายแล้วจะเพิ่มพลังความสามารถของกล้ามเนื้อได้มากขึ้นค่ะ

43 - 2 การต่อสายไฟให้กับระบบประสาท 4

รูปแบบการระดมการทำงานของหน่วยประสาทยนต์ (Recruitment patterns)

เพื่อนๆต้องการการหดตัวและการคลายตัวของกล้ามเนื้ออย่างประสานสัมพันธ์กันระหว่างกล้ามเนื้อของแต่ละข้อต่อเพื่อการวิ่งที่มีประสิทธิภาพ การเดินสายไฟตามเส้นทางของระบบประสาทให้ดีขึ้นจึงเป็นกุญแจสำคัญอย่างยิ่ง เพื่อนๆลองนึกภาพบุรุษไปรษณีย์ที่ต้องไปส่งจดหมายในเส้นทางใหม่ที่ไม่เคยรู้จัก เราต้องรอจนกว่าบุรุษไปรษณีย์จะเรียนรู้ถนนและบ้านใหม่ทั้งหมดบนเส้นทางนั้นให้ดีเสียก่อน ระหว่างนั้นการส่งจดหมายจะเป็นไปอย่างช้าๆ แต่เมื่อไรก็ตามที่บุรุษไปรษณีย์คุ้นเคยและจดจำเส้นทางได้แล้ว การส่งจดหมายก็จะใช้เวลาน้อยลง และมากไปกว่านั้น ทั้งจดหมายและพัสดุทั้งหมดก็จะถูกส่งไปตามที่อยู่ได้ถูกต้องแม่นยำด้วย นี่เป็นสิ่งที่เกิดขึ้นกับการปรับตัวของระบบประสาทและกล้ามเนื้อเช่นเดียวกัน ระบบประสาทของเพื่อนๆเรียนรู้เส้นทางใหม่ที่ดีที่สุดในการส่งสัญญาณประสาทไปให้กับเส้นใยกล้ามเนื้อเพื่อสร้างพลังการเคลื่อนไหวที่เฉพาะเจาะจง และแล้วเส้นทางนี้จึงได้รับการต่อสายไฟใหม่เป็นรูปแบบใหม่ในการระดมการทำงานของหน่วยประสาทยนต์ค่ะ

43 - 2 การต่อสายไฟให้กับระบบประสาท 5

ความแข็งแรงของกล้ามเนื้อที่เพิ่มขึ้น (Strength gains)

การปรับตัวของระบบประสาทรับผิดชอบการเพิ่มความแข็งแรงของกล้ามเนื้อในช่วงแรกของการฝึกซ้อมเป็นส่วนใหญ่ ในขณะที่การวัดความแข็งแรงของกล้ามเนื้อที่เพิ่มขึ้นในนักวิ่งนั้นวัดได้ยาก แต่จะสังเกตได้ง่ายในนักยกน้ำหนัก งานวิจัยแนะนำว่า ต้องใช้เวลาระหว่าง 4 – 20 สัปดาห์ก่อนกล้ามเนื้อจะโตตามทันการปรับตัวของระบบประสาท ซึ่งระบบประสาทถือว่าเป็นปัจจัยแรกของความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้นจากการยกน้ำหนัก ดังนั้น สิ่งสำคัญคือการปรับตัวของระบบประสาท งานวิจัยปี 2007 พบว่า ความแข็งแรงของแขนขาที่ไม่ได้รับการฝึกซ้อมสามารถเพิ่มขึ้น 8% เมื่อมีการฝึกซ้อมแขนขาข้างตรงข้ามด้วยแรงต้าน นั่นคือการปรับตัวของระบบประสาทที่ได้รับการเรียนรู้จากแขนขาข้างหนึ่งไปอีกข้างหนึ่งค่ะ

43 - 2 การต่อสายไฟให้กับระบบประสาท 6

การลดการหดตัวของกล้ามเนื้อฝั่งตรงข้าม (Reduced inhibition)

เมื่อกล้ามเนื้อมัดหนึ่งหดตัว กล้ามเนื้อที่อยู่ฝั่งตรงข้ามจะคลายตัวค่ะ ยกตัวอย่างเช่น เมื่อป๊อปอายงอศอกเบ่งกล้ามเนื้อต้นแขนด้านหน้า (Biceps) กล้ามเนื้อต้นแขนด้านหลังก็จะต้องคลายตัว (Triceps) นั่นเป็นเพราะว่ากล้ามเนื้อที่หดตัวต้องทำงานหนักกว่าถ้ากล้ามเนื้อฝั่งตรงข้ามไม่ยอมคลายตัวเต็มที่ เพื่อนๆลองเกร็งกล้ามเนื้อต้นแขนด้านหน้าด้วยการพยายามงอศอก กับเกร็งกล้ามเนื้อต้นแขนด้านหลังด้วยการเหยียดศอกพร้อมกันดูสิคะ ทำไม่ได้ใช่ไหมล่ะคะ นั่นล่ะค่ะ คือกลไกการทำงานของกล้ามเนื้อฝั่งตรงข้ามกันหากข้างหนึ่งหดตัว อีกข้างจะต้องคลายตัว กล้ามเนื้อที่ไม่ได้รับการฝึกจะมีช่วงเวลาการทำงานประสานสัมพันธ์ระหว่างการหดตัวและการคลายตัวที่ยากลำบาก การฝึกซ้อมสามารถเปลี่ยนแปลงเรื่องนี้ได้ การศึกษาในปี 1992 พบว่าการออกกำลังในท่าเหยียดเข่าเพื่อฝึกกล้ามเนื้อต้นขาด้านหน้า (Quadriceps) สามารถนำไปสู่การลดการคลายตัวของกล้ามเนื้อต้นขาด้านหลัง (Hamstrings) ได้ 20% ค่ะ

ขอให้เพื่อนๆมีรูปแบบการระดมการทำงานของหน่วยประสาทยนต์ที่ดีกันนะคะ

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: