Kontrolle des Muskeltonus
Der Hauptregulator des Muskeltonus ist die Muskelspindel, eine kleine sensorische Einheit, die eng mit einem Muskel verbunden ist und parallel zu ihm liegt. Angeschlossen an das Endomysium einer Muskelfaser, bestehen Muskelspindeln aus Kernsackfasern und Kernkettenfasern. Beide sind den Muskelfasern insofern ähnlich, als sie Aktin- und Myosin-Myofilamente enthalten, die es ihnen ermöglichen, sich mit dem Muskel zu dehnen. Im Gegensatz zu Skelettmuskelfasern, bei denen die Kerne ausgebreitet sind und sich am Rand der Zelle befinden, befinden sich die Kerne bei Kernsack- und Kernkettenfasern jedoch in einer zentralen Region, die bei Kernsackfasern vergrößert ist.
Beide Zellen der Muskelspindel enthalten sensorische Neuronen. Bei Dehnung werden die Muskelspindeln aktiviert und lösen Impulse an das Rückenmark aus, die einen sofortigen Reflex auslösen können. Spindeln können auch Impulse an die Großhirnrinde auslösen, die Informationen über den Grad der Dehnung im Muskel liefern.
Um den Tonus aufrechtzuerhalten, betreiben Spindeln auch eine Rückkopplungsschleife, indem sie direkt motorische Neuronen auslösen, die mit ihren zugehörigen Muskeln verbunden sind. Wenn der Tonus abnimmt und der Muskel die Spindel dehnt, führt ein Impuls zu einer Muskelkontraktion. Bei dieser Kontraktion wird die Spindel nicht mehr gedehnt.
Ein ähnliches System findet sich in den Sehnen, die den Muskel am Knochen befestigen. Spezielle Dehnungsrezeptoren, die Golgi-Sehnenorgane, beurteilen den Grad der Dehnung innerhalb der Sehne. Die Empfindlichkeit des Golgi-Sehnenorgans ist deutlich geringer als die der Spindel, so dass man annimmt, dass sie eher zur Vermeidung von Schäden als zur Kontrolle des Muskeltonus existieren.