神奇的过程——骨骼肌是如何被意识驱动的？

我们每一天都在使用肌肉从事着各种活动，有一些是我们无法用意识来控制的，比如呼吸、消化，血液循环或心跳等；有一些则是透过自主意识来运作的，比如伏案写作时。值得细思的问题是，这只手是如何接受大脑的讯号，灵活地支配了骨骼肌的收缩来书写文字的呢？

要搞清楚这个问题，我们必须对骨骼肌的机构有一个基本了解。

骨骼肌的结构

骨骼肌是由肌束组成， 肌肉纤维是像圆柱体的细胞，包含数个细胞核。当肌肉接受到神经系统的讯息时，便会收缩或放松。

肌肉纤维由许多肌原纤维组成，一个肌原纤维包含可收缩性的单元：肌节。肌节收缩影响临近的肌节，使得肌原纤维收缩，一个肌节由厚和薄的蛋白丝组成（如上图所示）。

所以骨骼肌的外观是条状的。

当这些蛋白滑过彼此时，肌肉便会收缩。

神经跟肌肉的接合处正是讯息交换的地方：突触小体。

当肌肉接受到神经系统的讯息时，便会收缩或放松。

厚的蛋白丝为“肌球蛋白”

落在肌节的中央位置

这个位置称为M-line

薄的蛋白丝为“肌动蛋白”

分布在肌节的边缘

这两个位置称为Z-line

当肌动蛋白沿着肌球蛋白滑动时，肌节从两侧收缩。

虽然两种蛋白之前的动作被形容成滑动，实际上是肌球蛋白拉着肌动蛋白。

肌球蛋白上的横桥连接到肌动蛋白上，对肌动蛋白施力，产生滑动。这就是有名的“肌蛋白滑动学说”。

这个过程要顺利完成，至少需要两个基本条件:

1）提供能量；

2）根据神经系统发出的命令灵活开关；

能量从哪里来？

当一群ATP被水解成ADP跟无机磷酸盐，这导致肌球蛋白的头延长，与肌动蛋白产生连结，形成横桥。而被称为”Power Stroke“的动作被引发，使得肌球蛋白把肌动蛋白往M-line拉，肌节因此缩短。

如何根据运动的需要灵活开关？

当肌肉放松时，原肌球蛋白会挡住原本横桥连接到肌动蛋白的位置，当肌钙离子的浓度够高，ATP也充足，钙离子组成肌钙蛋白，替代掉原肌球蛋白，让肌动蛋白上与横桥连接点露出，让肌球蛋白可以跟肌动蛋白产生连结，形成横桥。

钙离子储存在肌质网，当接受到神经系统的反应时便会释放，使肌肉收缩。

总结

写字的肌肉联动过程

• 大脑发出拿起笔来写字的讯号；

• 驱动信息通过神经元传递，到达突触小体，将信号传递给肌肉组织；

• 当“肌质网”接受到神经系统的信号时，会释放出其储存的钙离子；

• 钙离子游离到肌原纤维上，组成肌钙蛋白，替代原肌球蛋白，相当于一个开关，让肌动蛋白上与横桥连接点（原本被“原肌球蛋白”遮盖）露出；

• 同时一群ATP被水解成ADP跟无机磷酸盐，导致肌球蛋白的头延长，与肌动蛋白在“连接点”上产生连结，形成横桥。

• 肌球蛋白把肌动蛋白往M-line拉动，肌节因此缩短。

• 肌节的收缩联动引起整个骨骼肌的收缩。

• 当肌纤维一致的收缩时，肌肉可以产生足够的力量来移动身体，让人可以动手记笔记。

 反思 

要按照某种语言文字特定的文法规则书写出一手漂亮的字迹来，要求我们的手必须足够地灵活，并且肌肉在分配细微差别的力量上足够地精准。除了相当复杂的神经、骨骼、肌肉系统之外，也需要相当智能、高效的信息编码、解码及传导系统。越是揣摩背后的细节，越是叫人质疑随机、盲目的进化机制如何能在一次又一次的“意外”中产生这样复杂、智能、高效的生物结构？岂不是《圣经》所启示的上帝的创造更为合理吗？

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