Muskelspindel
Eine Muskelspindel ist ein Dehnungssensor, der in (extrafusale) Muskelfasern eingebettet ist und selbst spezielle (intrafusale) Muskelfasern enthält. Muskelspindeln sind wenige Millimeter groß. Die Muskelfasern in der Muskelspindel bestehen aus drei Bereichen.
Die Muskelspindel vergleicht eine gewünschte Dehnung (=Sollwert) mit der tatsächlich vorhandenen Muskeldehnung. Wenn die Dehnung des mittleren Spindelbereichs größer als die Soll-Dehnung ist, erzeugt die Muskelspindel Signale in den Ausgangsnerven. So wird eine zu hohe Muskelspannung ans Rückenmark gemeldet.
Die beiden äußeren Bereiche der Muskelspindel sind kontrahierbar. Sie werden durch Eingangsnerven angesteuert (efferent, motorische A-Gamma-Fasern).
Am Spindel-Eingang liegt ein Signal an, dass den Sollwert für die Dehnung vorgibt. Je stärker das Signal ist (je höher seine Frequenz ist), desto geringer ist die gewünschte Dehnung bzw. desto stärker ist die gewünschte Kontraktion. Durch ein einkommendes Signal ziehen sich die äußeren Bereiche der Spindel zusammen und der mittlere Bereich wird (zusätzlich) gedehnt.
Bei sich verändernter Lage des Muskels während einer Bewegung kann so auch der Sollwert der Muskelspindel nachjustiert werden.
Die Muskelfasern in der Muskelspindel verhalten sich in Bezug auf Reize anders als die umliegenden (extrafusalen) Muskelfasern. Die (intrafusalen) Fasern unterliegt nicht dem Alles- oder Nichts-Gesetzt. Stattdessen kann sich die Muskelfaser stufenweise kontrahieren, je nach Frequenz der ankommenden Nervensignale. So kann der Sollwert der Muskelspindel sehr fein eingestellt werden. Etwa ein drittel aller motorischen Nerven steuert diese speziellen Muskelfasern.
Der mittlere Bereich der Muskelspindel ist dehnbar. Er ist mit Ausgangsnerven verbunden (afferent, sensible Ia A-Alpha und A-Beta Fasern). Er summiert zwei Dehnungen:
a) die Dehnung durch die umliegenden Muskelfasern, in die die Muskelspindel eingebettet ist
b) die Dehnung durch die äußeren Bereiche der Muskelspindel, die durch die Eingangsnerven angesteuert werden
Wenn der umliegende Muskel arbeitet und sich kontrahiert, erfährt der mittlere Teil der Muskelspindel weniger Dehnung.
Wenn sich die äußeren Bereiche der Muskelspindel kontrahieren, erfährt der mittlere Teil der Muskelspindel mehr Dehnung.
Die Muskelspindel vergleicht den Sollwert mit der vorhandenen Muskeldehnung. Wenn die Dehnung des mittleren Spindelbereichs größer als die Soll-Dehnung ist, erzeugt die Muskelspindel Signale in den Ausgangsnerven.
Muskelspindeln werden bei Zug erregt und ihre Aktivität erlischt bei aktiver Kontraktion. Die Frequenz des erzeugten Signals hängt sowohl vom absoluten Längenzuwachs als auch von der Geschwindigkeit der Längenänderung ab. Eine schnelle Längenänderung auf kurzer Strecke (z. B. bei einem Schlag mit einem Reflexhammer) kann daher auch schon starke Signale auslösen.
Muskelspindeln sind in der Skelettmuskulatur zu finden. Glatte Muskulatur und Herzmuskulatur enthalten keine Muskelspindeln.
Zur Verschaltung der Ein- und Ausgangssignale der Muskelspindeln siehe Kleine Regelkreise
Der Dehnungszustand der Muskelspindeln (und damit auch die Erzeugung der Ausgangssignale) lässt sich durch Körperarbeit beeinflussen, siehe Beeinflussung der Muskelspannung.
Neben den Muskelspindeln sind für die Regulation der Muskelspannnung auch die Golgi-Sehnenorgane sehr wichtig.
