Muscolo

I muscoli della maggior parte degli animali sono costituiti da insiemi di fibre muscolari organizzate in fasci e rivestite da tessuto connettivo, che fornisce sostegno strutturale e permette la comunicazione e l’interazione tra fibre muscolari, nervi e vasi sanguigni. Il tessuto connettivo che avvolge ogni muscolo, chiamato aponeurosi, è una membrana elastica che mantiene il muscolo in sede anche durante la contrazione. I nervi innervano le fibre muscolari, fornendo stimoli elettrici per l’attivazione del muscolo, mentre i vasi sanguigni apportano nutrienti e ossigeno necessari per il metabolismo muscolare.

Tipologie di muscoli

I muscoli si distinguono in due principali categorie:

  1. Muscoli volontari: controllati consapevolmente dal sistema nervoso centrale, sono costituiti da fibre muscolari striate. Queste fibre, organizzate in strutture allungate e multinucleate, si inseriscono tramite tendini o altre strutture connettivali sulle ossa o sulla cute, permettendo movimenti precisi e rapidi. I muscoli volontari sono particolarmente vascolarizzati, il che conferisce loro un colore rosso vivo dovuto all’abbondante presenza di emoglobina.
  2. Muscoli involontari: non controllabili volontariamente, sono costituiti da fibre muscolari lisce e governati dal sistema nervoso autonomo. Questo tipo di muscolatura, presente nelle pareti degli organi interni e dei vasi sanguigni, contribuisce a funzioni vegetative essenziali come la digestione, la respirazione e la circolazione sanguigna. I muscoli lisci si contraggono lentamente e con minore intensità rispetto a quelli volontari, facilitando processi continui e a lungo termine senza necessità di intervento cosciente.

Struttura del muscolo volontario

I muscoli volontari, spesso considerati gli organi principali dell’apparato muscolare, sono costituiti da una porzione contrattile, detta ventre muscolare, e una porzione inestensibile, rappresentata dal tendine. Il ventre muscolare è formato da fascicoli di fibre muscolari striate, di colore rosso vivo e di consistenza variabile a seconda del grado di contrazione.

Ogni fascio muscolare è avvolto da un involucro di tessuto connettivo chiamato endomisio, mentre l’insieme dei fasci è circondato da uno strato connettivale più esterno, detto perimisio, che contribuisce alla distribuzione di vasi sanguigni e nervi all’interno del muscolo.

Struttura interna e innervazione

A livello microscopico, i muscoli volontari presentano una complessa rete di vasi sanguigni, linfatici e nervi che ne regolano la funzione. I nervi motori, provenienti dal sistema nervoso centrale, si suddividono nelle fibre muscolari e terminano in una struttura chiamata placca motrice (o piastra motrice), una sinapsi neuromuscolare che trasmette l’impulso elettrico per la contrazione della fibra stessa. I nervi sensitivi, invece, si ramificano e terminano liberi all’interno del muscolo, inviando al cervello informazioni riguardo alla posizione e alla tensione muscolare, essenziali per il coordinamento del movimento.

Fisiologia della contrazione

La contrazione dei muscoli volontari si basa su un processo chiamato contrazione isotonica o contrazione isometrica, a seconda che avvenga con un cambiamento di lunghezza del muscolo o solo con un incremento di tensione. La contrazione è regolata dal rilascio di ioni calcio, che, una volta legati alla troponina delle fibre muscolari, permettono il legame tra actina e miosina, due proteine filiformi responsabili dello scorrimento che genera il movimento.

Differenziazione funzionale

La principale differenza tra muscoli volontari e involontari riguarda quindi sia la struttura che la funzione: mentre i muscoli volontari consentono un’ampia varietà di movimenti e sono sotto il controllo cosciente, quelli involontari garantiscono il funzionamento costante degli organi interni senza richiedere intervento cosciente, operando sotto il controllo del sistema nervoso autonomo.

Voci correlate

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1 commento su “Muscolo”

  1. Rivoluzionari muscoli magnetici artificiali: 1.000 volte più forti del loro stesso peso
    Pubblicato su Nature Communications (2024)

    Un team di ricerca, guidato dal professor Hoon Eui Jeong del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’UNIST, ha sviluppato un innovativo muscolo artificiale magnetico composito, capace di sostenere carichi pari al peso di un’automobile. Questo nuovo materiale mostra una rigidità oltre 2.700 volte superiore rispetto ai sistemi tradizionali, segnando un notevole passo avanti nel campo dei muscoli artificiali. Lo studio è stato recentemente pubblicato sulla rivista *Nature Communications*.

    I muscoli artificiali morbidi, progettati per emulare i movimenti fluidi dei muscoli umani, sono fondamentali per applicazioni nella robotica, nelle tecnologie indossabili e nella biomedicina. Tuttavia, mentre la flessibilità permette movimenti naturali, i materiali morbidi tradizionali mancano spesso della rigidità necessaria per sollevare carichi elevati e garantire movimenti precisi, risultando in vibrazioni indesiderate.

    Per superare questi limiti, i ricercatori hanno sviluppato un materiale innovativo in grado di passare da uno stato morbido a uno rigido. Il team del professor Jeong ha combinato particelle ferromagnetiche e polimeri a memoria di forma per creare un muscolo artificiale magnetico avanzato, con una capacità di carico e un’elasticità notevolmente migliorate. Le particelle ferromagnetiche generano forti forze magnetiche, mentre i polimeri a memoria di forma consentono una rigidità modulabile.

    Grazie a specifici trattamenti superficiali, le particelle ferromagnetiche formano legami fisici solidi con il polimero, creando un effetto sinergico che aumenta la forza del materiale e ne permette una risposta rapida e precisa ai campi magnetici esterni. Il risultato è un muscolo artificiale con una rigidità modulabile fino a 2.700 volte, capace di diventare otto volte più morbido su richiesta. Quando è rigido, può sostenere forze di trazione fino a 1.000 volte il proprio peso e di compressione fino a 3.690 volte.

    Questi muscoli magnetici mostrano un’efficienza energetica impressionante, pari al 90,9%. Per un controllo ottimale, il team ha sviluppato una struttura a doppio strato con uno strato di idrogel, che riduce le vibrazioni e permette una precisione nei movimenti anche durante azioni rapide.

    “Questa ricerca apre nuove strade per applicazioni in diversi settori,” ha dichiarato il professor Jeong, “offrendo prestazioni e proprietà meccaniche che superano i limiti dei muscoli artificiali attuali.” Grazie alla multistimolazione, come il controllo magnetico e il riscaldamento laser, è possibile attivare movimenti complessi e manipolazioni precise, rendendo questo muscolo artificiale un grande passo avanti per la robotica avanzata.

    Per ulteriori dettagli, consultare lo studio completo: Minho Seong et al., Multifunctional Magnetic Muscles for Soft Robotics, Nature Communications (2024). DOI: https://dx.doi.org/10.1038/s41467-024-52347-w

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